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Alluminio nell'acqua

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.
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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.

  1. Dal punto di vista del secondo principio che tipo di trasformazione avrà luogo?
  2. Si calcoli la temperatura di equilibrio del sistema.
  3. Si calcoli la variazione di entropia dell'alluminio, dell'acqua e del sistema.

Ecco la mia risposta:

  1. 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.
  2. Il calcolo della temperatura di equilibrio è già stato svolto in altri post. Si veda ad esempio questo. Il risultato è Teq = 58 °C.
  3. 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.

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