Небольшой кусок нагретого металла опускают в холодную воду, где он остывает. Показать,...

0 голосов
132 просмотров

Небольшой кусок нагретого металла опускают в холодную воду, где он остывает. Показать, что суммарная энтропия воды металла при этом возрастает. Теплообменом воды с окружающей средой можно пренебречь


Физика (243 баллов) | 132 просмотров
Дано ответов: 2
0 голосов

В силу второго начала термодинамики, энтропия S_i замкнутой системы не может уменьшаться" (закон неубывания энтропии). Математически это можно записать так: dS_i \ge 0

(342 баллов)
0 голосов

Воспользуемся формулой изменения энтропии при теплообмене
(см. , например: А.Г. Чертов, А.А. Воробъев "Задачник по физике")

ΔS' = m₁*c₁*ln (T/T₁)   -   для металла

ΔS'' = m₂*c₂*ln (T/T₂)   -   для воды

(Обратим внимание, что при теплообмене
Q₁+Q₂ = 0, но при вычислении по формуле речь не идет о разности температур ΔT₁ и ΔT₂, а о логарифмах ОТНОШЕНИЯ температур по шкале Кельвина!)

Можно воспользоваться и формулой:
ΔS = ΔS' + ΔS'' = Q*(T₁-T₂)/(T₁*T₂)
Опять же это отношение больше нуля (поскольку T₁>T₂).


И, наконец, проще всего сразу воспользоваться одной из формулировок второго начала термодинамики:
"Если система совершает НЕОБРАТИМЫЙ процесс, то ее энтропия возрастает".
Поскольку у нас процесс НЕОБРАТИМЫЙ - тепло не может передаваться от менее нагретого тела к более нагретому - то и энтропия возрастает.

(Простенько, но со вкусом...)


(20.9k баллов)