Необратимая конденсация

Здравствуйте! Помогите, пожалуйста, решить задачку🥺.
Возьмем 28.5 г переохлажденной (жидкой) воды при -12 °С и 1.00 бар.Это метастабильное состояние внезапно переходит в лед при этих же температуре и давлении. Считая метастабильное состояние равновесным, рассчитайте, сколько теплоты выделится при этом. Мольные теплоемкости, которые можно считать постоянными, равны:
Cp(ж)=76,1 Дж/(мольК), Cp(тв)=37,15 Дж/(мольК)
Определите общее изменение энтропии Вселенной в результате этого процесса и покажите, что этот результат подтверждает Второй Закон термодинамики. Температуру окружающей среды примите равной -12 °С.

Для начала надо четко определиться с тем, что именно просит задача.

Отсюда довольно понятно, что задача просит нас найти кол-во теплоты, которое выделяется в ходе следующего процесса :

\ce{H2O} (-12°С, ж) = \ce{H2O(-12 °C, тв)}

Почему именно выделяется ? Ну, потому что при переходе из жидкости в твердое состояние, увеличивается кол-во межмолекулярных взаимодействий, вследствие чего высвобождается энергия (т.е. выделяется теплота)

Идея задачи состоит в том, чтобы использовать свойство функции состояния. Вспоминаем, что независимо от того, каким путем мы пойдем из точки А в точку Б, общее изменение энтальпии будет одинаковым, потому что энтальпия - функция состояния. (В задаче нам даны данные об изобарных теплоемкостях, да и само собой, фазовый переход происходит при постоянном давлении, поэтому в конце мы можем смело конвертировать энтальпию в теплоту)

Какую информацию мы имеем ?

  • При давлении 1.00 бар, в приближении лед плавится/вода замерзает при температуре 0°С. Это значит, что нам нужны данные о теплоте плавления/замерзания воды.
  • Мы имеем данные о мольных изобарных теплоемкостях твердой и жидкой воды. Это наводит на мысль о том, что можно составить следующую схему, и посчитать изменение энтальпии для всех процессов, и просто просуммировать их (закон Гесса) :
\ce{H2O(-12°C, ж) -> H2O(0°C, ж) -> H2O(0°C, тв) -> H2O(-12°C, тв)}

Ответив на предыдущий вопрос, думаю, у тебя получится ответить и на этот.

9 симпатий

Благодарю :))

1 симпатия