Какое изменение энтропии происходит при плавлении 2 кг свинца, а затем при его охлаждении от 327 до 0˚С?

Физика 11 класс Термодинамика изменение энтропии плавление свинца охлаждение свинца 2 кг свинца термодинамика физика 11 класс энтропия плавления расчет энтропии свинец температура физические процессы Новый

Чтобы рассчитать изменение энтропии при плавлении свинца и его охлаждении, нам нужно использовать формулы для изменения энтропии и знать некоторые физические свойства свинца.

Шаг 1: Найдем изменение энтропии при плавлении свинца.

• Масса свинца (m) = 2 кг.
• Температура плавления свинца (T) = 327 °C = 600 K (прибавляем 273 для перевода в Кельвины).
• Скрытая теплота плавления свинца (L) = fusion = 25 000 Дж/кг.

Изменение энтропии (ΔS) при плавлении можно рассчитать по формуле:

ΔS = m * L / T

Подставим известные значения:

ΔS = 2 кг * 25 000 Дж/кг / 600 K

ΔS = 50 000 Дж / 600 K

ΔS = 83.33 Дж/K

Таким образом, изменение энтропии при плавлении свинца составляет 83.33 Дж/K.

Шаг 2: Найдем изменение энтропии при охлаждении свинца от 327 до 0 °C.

• Для охлаждения свинца мы используем формулу:

ΔS = -m * c * ln(T2 / T1)

• где:
• c - удельная теплоемкость свинца = 128 Дж/(кг·К),
• T1 = 600 K (327 °C),
• T2 = 273 K (0 °C).

Теперь подставим значения:

ΔS = -2 кг * 128 Дж/(кг·К) * ln(273 K / 600 K)

Сначала найдем значение ln(273/600):

ln(273/600) ≈ -0.363.

Теперь подставляем это значение в формулу:

ΔS = -2 * 128 * (-0.363)

ΔS ≈ 93.024 Дж/K.

Таким образом, изменение энтропии при охлаждении свинца от 327 до 0 °C составляет примерно 93.024 Дж/K.

Итог:

• Изменение энтропии при плавлении: 83.33 Дж/K.
• Изменение энтропии при охлаждении: 93.024 Дж/K.

Общее изменение энтропии будет равно сумме изменений энтропии:

ΔS_total = 83.33 + 93.024 = 176.354 Дж/K.

Таким образом, общее изменение энтропии при плавлении и последующем охлаждении свинца составляет 176.354 Дж/K.