Небольшой кусок нагретого металла опускают в холодную воду, где он остывает. показать, что суммарная энтропия воды металла при этом возрастает. теплообменом воды с окружающей средой можно пренебречь
В силу второго начала термодинамики, энтропия S_i замкнутой системы не может уменьшаться" (закон неубывания энтропии). Математически это можно записать так: dS_i \ge 0
Воспользуемся формулой изменения энтропии при теплообмене (см. , например: А.Г. Чертов, А.А. Воробъев "Задачник по физике")
ΔS' = m₁*c₁*ln (T/T₁) - для металла
ΔS'' = m₂*c₂*ln (T/T₂) - для воды
(Обратим внимание, что при теплообмене Q₁+Q₂ = 0, но при вычислении по формуле речь не идет о разности температур ΔT₁ и ΔT₂, а о логарифмах ОТНОШЕНИЯ температур по шкале Кельвина!)
Можно воспользоваться и формулой: ΔS = ΔS' + ΔS'' = Q*(T₁-T₂)/(T₁*T₂) Опять же это отношение больше нуля (поскольку T₁>T₂).
И, наконец, проще всего сразу воспользоваться одной из формулировок второго начала термодинамики: "Если система совершает НЕОБРАТИМЫЙ процесс, то ее энтропия возрастает". Поскольку у нас процесс НЕОБРАТИМЫЙ - тепло не может передаваться от менее нагретого тела к более нагретому - то и энтропия возрастает.
(см. , например: А.Г. Чертов, А.А. Воробъев "Задачник по физике")
ΔS' = m₁*c₁*ln (T/T₁) - для металла
ΔS'' = m₂*c₂*ln (T/T₂) - для воды
(Обратим внимание, что при теплообмене
Q₁+Q₂ = 0, но при вычислении по формуле речь не идет о разности температур ΔT₁ и ΔT₂, а о логарифмах ОТНОШЕНИЯ температур по шкале Кельвина!)
Можно воспользоваться и формулой:
ΔS = ΔS' + ΔS'' = Q*(T₁-T₂)/(T₁*T₂)
Опять же это отношение больше нуля (поскольку T₁>T₂).
И, наконец, проще всего сразу воспользоваться одной из формулировок второго начала термодинамики:
"Если система совершает НЕОБРАТИМЫЙ процесс, то ее энтропия возрастает".
Поскольку у нас процесс НЕОБРАТИМЫЙ - тепло не может передаваться от менее нагретого тела к более нагретому - то и энтропия возрастает.
(Простенько, но со вкусом...)