Lavoro massimo sistema termodinamico

Variazione entropia blocco di rame, dell'acqua, dell'universo

Lavoro massimo sistema termodinamico

Variazione entropia blocco di rame, dell'acqua, dell'universo

Lavoro massimo sistema termodinamico

Problema

Un blocco di rame di massa 1 kg, alla temperatura di 100 C, viene introdotto in un recipiente di capacità termica trascurabile, contenente 4 L di acqua alla temperatura di 0 C. Si trovi la variazione di entropia: a) del blocco di rame; b) dell'acqua; c) dell'universo.

Temperatura di equilibrio finale

Troviamo la temperatura di equilibrio finale.

mR . cR . (Tf - tR) + mA . cA . (Tf - tA) = 0

Tf = (mR . cR . tR + mA . cA . tA) / (mR . cR + mA . cA) = (1 . 387 . 100 + 4 . 4186 . 0) / (1 . 387 + 4 . 4186) = 2.26 C

Per calcolare la variazione di entropia ipotizziamo un processo reversibile che connetta gli stessi stati iniziali e finali.

Rame

dS = dQ / T = mR . cR dT / T

Delta S_R = ???

Delta S_R = mR . cR . ln(Tf / TR)

Delta S_R = 1 . 387 . ln((273.1 + 2.26) / (273.1 + 100)) = -117.5 J/K

Acqua

Delta S_A = mA . cA . ln(Tf / TA) = 4 . 4186 . ln((273.1 + 2.26) / 273.1) = + 138.0 J/K

Universo

Delta S_U = Delta S_A + Delta S_R = 138.0 - 117.5 = + 20.5 J/K

Nota

N.B. Delta S_U > 0 perché il processo è irreversibile (114)