Milena chiede aiuto:
In un esperimento di calorimetria, 0,196 kg di alluminio a 107 °C sono immersi in 0,0523 kg di acqua a 18,6°C. Il sistema è termicamente isolato.
- Dal punto di vista del secondo principio che tipo di trasformazione avrà luogo?
- Si calcoli la temperatura di equilibrio del sistema.
- Si calcoli la variazione di entropia dell'alluminio, dell'acqua e del sistema.
Ecco la mia risposta:
- Avviene una trasformazione irreversibile, perché c'è passaggio di calore fra due corpi che non sono sorgenti di calore e si trovano a una differenza di temperatura non infinitesima.
- Il calcolo della temperatura di equilibrio è già stato svolto in altri post. Si veda ad esempio questo. Il risultato è Teq = 58 °C.
- La variazione di entropia è data per ciascun corpo dall'integrale dell'espressione dS = dQ/T = CdT/T calcolato fra la temperatura iniziale e la temperatura di equilibrio. L'integrale indefinito dell'espressione dT/T è ln(T), quindi otteniamo dSAl = (176 J/°C)·ln(58 °C/107 °C) = –108 J/°C e dSaq = (219 J/°C)·ln(58 °C/18,6 °C) = 249 J/°C. La variazione totale è uguale a 141 J/°C.