Fysik
Termodynamik temperaturer spørgsmål
Opgaven findes her http://prntscr.com/78jgrq
En mængde vand på 2,00 liter befinder sig i en termisk isoleret beholder ved temperaturen 50 grader celsius. Beholderen har en åbning til omgivelserne, hvorfor trykket holdes konstant på 1 atm. En jernklods med temperaturen Tj og massen 3,0 kg flyttes nu over i beholderen med vand (uden at der udveksles varme med omgivelserne eller beholderen hverken under transporten eller efterfølgende). Når termisk ligevægt netop er indtrådt er 10% af vandets masse fordampet.
a) Beregn temperaturen Tj af jernklodsen Før den lægges i beholderen.
b) Beregn tilvæksten i entropi for henholdsvis jernklods og vand. Vurdér om resultatet er i overensstemmelse med Termodynamikkens 2. hovedsætning.
Jeg har kigget på denne opgave i et par timer og kan ikke se eller tænke mig frem til en formel som passer til dette. Alt hjælp tages imod med kyshånd.
Opgave b er jo afhængig af svar fra a) så har ikke lavet den, men det er vel blot at tage Q/T for de to temperaturer og så se om den samlede entropi er positiv (så det er en naturlig proces) eller om det sammenlagt er negativt (unarturligt)?
Svar #1
23. maj 2015 af GalVidenskabsmand (Slettet)
a)
Når klodsen bliver lagt i vandet, vil temperaturen af vandet begynde at stige, indtil den når 100oC, hvorefter vandet begynder at fordampe (ved konstant temperatur = 100oC). Da ligevægten opnås inden al vandet er fordampet, er sluttemperaturen altså 100oC.
Varme modtaget af vandet = varme afgivet af jernklodsen:
mvand*cp,vand*(100oC - 50oC) + 0,10*mvand*L = mjernklods*cp, jern*(Tj - 100oC)
Isolér Tj og indsæt værdier.
b)
Opvarmning af vand:
ΔS = ∫50+273100+273 (mvand*cp,vand / T)*dT = mvand*cp,vand*ln(373/323)
Fordampning af vand:
ΔS = 0,10*mvand*L / (100+273K)
Afkøling af jernklods:
ΔS = ∫Tj100+273 (mjernklods*cp,jern / T)*dT = mjernklods*cp,jern*ln(373/Tj)
Skriv et svar til: Termodynamik temperaturer spørgsmål
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.