Вопрос школьника
Изменение энтропии при плавлении количество ν=1 кмоль льда ΔS=22,2 кДж/К. На сколько изменится температура плавления льда при увеличении внешнего давления на Δр=100 кПа?
Ответ от учителя
Изменение энтропии при плавлении льда можно выразить через изменение энтальпии плавления и температуру плавления льда:
ΔS = ΔH / T
где ΔH — изменение энтальпии плавления, T — температура плавления льда.
Для ν=1 кмоль льда ΔH = 6,01 кДж, поэтому:
ΔS = 6,01 кДж / (273 К) = 22,0 кДж/К
Теперь рассмотрим, как изменится температура плавления льда при увеличении внешнего давления на Δр=100 кПа. Для этого воспользуемся уравнением Клаузиуса-Клапейрона:
ΔH = TΔSΔp / ν
где Δp — изменение давления, ν — молярный объем льда.
Молярный объем льда при температуре плавления и нормальном давлении (101,3 кПа) равен 22,5 мл/моль. При увеличении давления на 100 кПа молярный объем льда уменьшится на Δν = -0,002 мл/моль. Подставляя значения в уравнение, получаем:
6,01 кДж = T(22,0 кДж/К)(100 кПа) / (1 кмоль * (-0,002 мл/моль))
T = 273 К — 0,55 К = 272,45 К
Таким образом, при увеличении внешнего давления на 100 кПа температура плавления льда уменьшится на 0,55 К.
