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０度の水と氷におけるエントロピー変化
０度より高い温度の水に断熱容器容器の中で、０度の水と０度の氷をそれぞれ加えた場合、エントロピー変化には、どのような違いが生じるのですか？それとも同じでしょうか？ ０度という条件は同じですが、水の状態は液体と固体の違いがあることを考えると、どのように理解すればよいか、またエントロピー変化の計算が分かりません。 どうかよろしくお願いいたします。
- rikarikarika3
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温度の異なる2つの物質(低温の方をT1[K]、高温の方をT2[K])の間で、熱ΔQ[J]がやりとりされたとき、エントロピーの変化ΔSは、 ΔS=ΔQ(1/T1-1/T2) となります。0[℃]の水ならそのまま計算すればいいですが、0[℃]の氷の場合は1段階を経なければなりませんね。 氷を0[℃]より高い温度の水に加えれば、その水は、まず氷が0[℃]の水に融けるために潜熱(Qw)を奪われます。その分をΔQ-Qwと加味した上で、0[℃]の水の場合と同様の計算をすればよいと思います。
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- konta23
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No.2です。 勝手に補足させていただきますと、液体が蒸発するときに周囲から奪う気化熱も、潜熱の一種です。
０℃の水を加えるのと氷を加えるのでは、平衡になった後の温度が異なります。その意味で、ご質問の意味がよくわかりません。 ちなみに、０℃の水と氷では当然、エントロピーが異なります。 氷が、溶けるときのエントロピー変化は、氷の融解熱と、体積変化に伴って外部から受けた仕事によるエネルギーの差を絶対温度(273K)で割れば出てくるでしょう。 ΔU = -pΔV + TΔS それに加えて、溶けた後の温度変化にともなうエントロピー変化を考慮すれば良いのではないでしょうか。 その場合、温度は一定ではありませんので、273Kから最終温度までdTで積分することになると思います。 水の熱容量も関係してきますね。 詳細に関しては、物理化学や熱力学関係の本を読む必要があるでしょうね。 http://www.phys.chuo-u.ac.jp/private/ishida/MP/phenom/therm.htm
お礼
ありがとうございます。 ご参考にさせていただきます。
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