расчет изменения энтропии

[eirena]

Можно ли попросить объяснить решение задачи:

Переохлажденная вода замерзла при температуре –3С.
Представьте этот необратимый процесс как последовательность
обратимых процессов. Рассчитайте изменение энтропии замерзания переохлажденной воды при –3 С в количестве 1моль, если
известны следующие данные:
энтальпия пл (Н2О, т.е. льда) = 6,01кДж/моль;
ср(Н2О(ж)) = 75,3Дж/(моль·K); ср(Н2О(т)) = 34,7Дж/(моль·K).
Объясните, почему этот процесс протекает самопроизвольно.

[bacan]

Необратимый процесс замерзания воды при температуре –3 °С можно представить в виде последовательности обратимых процессов:
1) нагревание воды от –3 °С до температуры замерзания (0 °С);

2) замерзание воды при 0 °С;

3) охлаждение льда от 0 до –3 °С. Т.к. энтропия - функция состояния, общее изменение энтропии равно сумме по этим трем процессам:
∆S_общ. = ∆S₁ + ∆S₂ + ∆S₃.
1. ∆S₁ = cрln(Т2/T1) = 75,3ln(273/270) = 0,832 Дж/(моль * К).
2. ∆S₃ = cрln(T1/T2) = 34,7ln(270/273) = -0,383 Дж/(моль * К).
3. ∆S₂ = ∆Н°пл./Тзам. = -6010/273 = -22,014  Дж/(моль * К).
4. ∆S_общ. = ∆S₁ + ∆S₂ + ∆S₃ = 0,832 + -0,383 + -22,014 = -21,564 Дж/(моль * К).
Таким образом, энтропия при замерзании убывает, хотя процесс самопроизвольный. Это связано с тем, что в окружающую среду выделяется теплота и энтропия окружающей среды увеличивается, причем это увеличение больше, чем 21,564 Дж/К, как и полагается в необратимом процессе.
 

http://buzani.ru/

[yatcheh]

10.09.2022 в 14:00, bacan сказал:

Необратимый процесс замерзания воды при температуре –3 °С можно представить в виде последовательности обратимых процессов:
1) нагревание воды от –3 °С до температуры замерзания (0 °С);

2) замерзание воды при 0 °С;

3) охлаждение льда от 0 до –3 °С. Т.к. энтропия - функция состояния, общее изменение энтропии равно сумме по этим трем процессам:
∆S_общ. = ∆S₁ + ∆S₂ + ∆S₃.
1. ∆S₁ = cрln(Т2/T1) = 75,3ln(273/270) = 0,832 Дж/(моль * К).
2. ∆S₃ = cрln(T1/T2) = 34,7ln(270/273) = -0,383 Дж/(моль * К).
3. ∆S₂ = ∆Н°пл./Тзам. = -6010/273 = -22,014  Дж/(моль * К).
4. ∆S_общ. = ∆S₁ + ∆S₂ + ∆S₃ = 0,832 + -0,383 + -22,014 = -21,564 Дж/(моль * К).
Таким образом, энтропия при замерзании убывает, хотя процесс самопроизвольный. Это связано с тем, что в окружающую среду выделяется теплота и энтропия окружающей среды увеличивается, причем это увеличение больше, чем 21,564 Дж/К, как и полагается в необратимом процессе.
 

http://buzani.ru/

 

Энтропия - это хорошо, но вывод о самопроизвольности зачем на словах делать, рассуждениями? 

ΔG надо посчитать

ΔH = -6010

ΔS = -21.6

T = 270K

ΔG = -6010 - (-21.6)*270 = -178 

ΔG отрицательна, следовательно процесс самопроизвольный. Все довольны, все расходятся по домам

[bacan]

Я. подумал, что энергию G сам рассчитает. А рассуждал я относительно энтропии...