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Calor y Termodinámica calorimetría con entropía
#1
   

HOLA A TODOS LES DEJO UNA CARILLA DEL FINAL QUE ME TOMARON (QUE SE EVALUA ESTE SEGUNDO PARCIAL):

TENGO DUDAS A VER QUIEN PUEDE AYUDARME CON EL PROBLEMITA 11

Bien, yo sé que  

Δuniverso= Δsistema + Δambiente
aqui vienen mis complicaciones yo sé que mi sitema(hielo que se derrite en agua) va a absorber calor del ambiente osea que esas calorías positivas para el sistema ya que las recibe hacen que el hielo se funda correcto?

Veo que la temperatura del ambiente es constante ya que es tan grande que puede liberar calor sin modificar su temp .

entonces lo que se me ocurrió es plantear  ΔSambient=Q/T  ya que esta fórmula se plantea en el segundo principio cuando la temperatura es constante pero que pasa no sé cuantas calorías CEDE  el ambiente tendría dos incógnitas entonces inicié con calcular las calorías en el sistema que al fin y al cabo las cede el ambiente:

Q= m .L=150 g.80 cal/g=12.ooo cal=Q1
Q=m. cp.(tf-ti)=150 g .1cal/g.(30°c-0°c)=4500 cal=Q2

Q1  + Q2 =16500 cal
Me  re cuesta ,a ver si pueden seguirme y me pueden dar una mano.

Si yo sé que el sistema recibe las calorías del ambiente la varición de entropía del universo sería cero.

me confunde profe quiero mucho detalle me mareo por momentos .

saludos .
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#2
Hola Antonella,

1) En un proceso IRREVERSIBLE, la variación del universo NUNCA, pero NUNCA, es cero, tiene que ser siempre POSITIVA.

¿Cómo se sabe que este proceso es irreversible? Simple: porque estás colocando en contacto dos cosas a diferentes temperaturas: el hielo (inicialmente a 0°C), con el ambiente a 35°C. Entonces el proceso de calentamiento del hielo, NO pasa por infinitas situaciones de equilibrio. (leé en la teoría, cómo se haría para hacer un calentamiento de forma aproximadamente "reversible", es algo muy artificial, si no lo entendés volvé a consultar).

2) Tu cálculo de Q está bien, ese calor es el que absorbe EL HIELO, entonces el ambiente libera ese calor, o sea que para el ambiente es con el SIGNO CONTRARIO, es decir: Qambiente = -Qhielo.

Es decir: los calores se compensan (el calor que recibe el hielo es MENOS el calor que libera el ambiente), pero las variaciones de entropía no se compensan.

3) Está bien lo que dijiste de DeltaSambiente = Q/T, eso sí: ahí el Q va negativo como mencioné arriba, y la T es la del ambiente.

4) Para calcular el DeltaS del *hielo*, tenés DOS etapas:

a) etapa a T constante --> la fusión. Ahí también es DeltaS = Q/T, pero ahí el Q es el de la fusión y T la T de fusión del hielo.
b) etapa de CAMBIO DE TEMPERATURA. Aquí vale DeltaS = m . c . ln(Tf/Ti)

Entonces el DeltaS del hielo va a ser la SUMA de los dos DeltaS de las etpas a) y b).

Fijáte si vas entendiendo, volvé a consultar lo que necesites.

Saludos,
Miriam
Responder
#3
(22-10-2015, 07:25 PM)miriamlaura escribió: Hola Antonella,

1) En un proceso IRREVERSIBLE, la variación del universo NUNCA, pero NUNCA, es cero, tiene que ser siempre POSITIVA.

¿Cómo se sabe que este proceso es irreversible? Simple: porque estás colocando en contacto dos cosas a diferentes temperaturas: el hielo (inicialmente a 0°C), con el ambiente a 35°C. Entonces el proceso de calentamiento del hielo, NO pasa por infinitas situaciones de equilibrio. (leé en la teoría, cómo se haría para hacer un calentamiento de forma aproximadamente "reversible", es algo muy artificial, si no lo entendés volvé a consultar).

2) Tu cálculo de Q está bien, ese calor es el que absorbe EL HIELO, entonces el ambiente libera ese calor, o sea que para el ambiente es con el SIGNO CONTRARIO, es decir: Qambiente = -Qhielo.

Es decir: los calores se compensan (el calor que recibe el hielo es MENOS el calor que libera el ambiente), pero las variaciones de entropía no se compensan.

3) Está bien lo que dijiste de DeltaSambiente = Q/T, eso sí: ahí el Q va negativo como mencioné arriba, y la T es la del ambiente.

4) Para calcular el DeltaS del *hielo*, tenés DOS etapas:

a) etapa a T constante --> la fusión. Ahí también es DeltaS = Q/T, pero ahí el Q es el de la fusión y T la T de fusión del hielo.
b) etapa de CAMBIO DE TEMPERATURA. Aquí vale DeltaS = m . c . ln(Tf/Ti)

Entonces el DeltaS del hielo va a ser la SUMA de los dos DeltaS de las etpas a) y b).

Fijáte si vas entendiendo, volvé a consultar lo que necesites.

Saludos,
Miriam
profe en lo que dijo :2) Tu cálculo de Q está bien, ese calor es el que absorbe EL HIELO, entonces el ambiente libera ese calor, o sea que para el ambiente es con el SIGNO CONTRARIO, es decir: Qambiente = -Qhielo.
no es: Qambiente =  Qhielo. sin el signo menos??
después si fuera un proceso reversible es correcto lo que hice ya la que la variación de entropía del universo es cero?
está bien??
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#4
Hola Antonella,

El calor que RECIBE el hielo, lo CEDE el ambiente, entonces tiene que tener signo diferente.

O sea: el calor RECIBIDO, es positivo, para el cuerpo que lo recibe, o sea, para el hielo.
Y el calor CEDIDO, es negativo, para el cuerpo que lo cede, o sea, para el ambiente.

Por eso, es Qambiente = - Qhielo.

Dicho de otra forma, tomando al universo como un sistema AISLADO, se tiene que cumplir que Quniverso = 0 (no entra ni sale calor del universo), o sea que: Qambiente + Qhielo = 0, lo cual es igual que Qambiente = -Qhielo.

Y en cuanto a los procesos reversibles: en un proceso reversible, SÍ, es cierto que DeltaSuniverso=0. Pero este proceso es irreversible; cualquier proceso donde se colocan dos sustancias a distintas temperaturas entre sí es irreversible.

De hecho, en este problema, con lo mencionado en mi mensaje anterior: hacé el cálculo de DeltaShielo (con las DOS etapas) y el de DeltaSambiente, cuando las sumes, te va a dar POSITIVO, y NO cero.

Saludos,
Miriam
Responder
#5
(22-10-2015, 09:18 PM)miriamlaura escribió: Hola Antonella,

El calor que RECIBE el hielo, lo CEDE el ambiente, entonces tiene que tener signo diferente.

O sea: el calor RECIBIDO, es positivo, para el cuerpo que lo recibe, o sea, para el hielo.
Y el calor CEDIDO, es negativo, para el cuerpo que lo cede, o sea, para el ambiente.

Por eso, es Qambiente = - Qhielo.

Dicho de otra forma, tomando al universo como un sistema AISLADO, se tiene que cumplir que Quniverso = 0 (no entra ni sale calor del universo), o sea que: Qambiente + Qhielo = 0, lo cual es igual que Qambiente = -Qhielo.

Y en cuanto a los procesos reversibles: en un proceso reversible, SÍ, es cierto que DeltaSuniverso=0. Pero este proceso es irreversible; cualquier proceso donde se colocan dos sustancias a distintas temperaturas entre sí es irreversible.

De hecho, en este problema, con lo mencionado en mi mensaje anterior: hacé el cálculo de DeltaShielo (con las DOS etapas) y el de DeltaSambiente, cuando las sumes, te va a dar POSITIVO, y NO cero.

Saludos,
Miriam

sisi entendí pero acquí pusiste: Qambiente + Qhielo = 0 me hace pensar a un proceso reversible donde el delta del universo es cero. Leí la teoría me cuesta entender lo de sistema aislado.
Responder
#6
NOOO confundas suma de calores con suma de entropías!! No es para nada lo mismo.

Un sistema aislado es un sistema que no intercambia NADA con otros elementos (NADA: ni calor ni trabajo). Se considera que el "universo" es un sistema aislado (acá estamos llamando "universo" al hielo + la habitación donde está)... entonces de él no sale ni entra calor, y por eso la SUMA de los calores que se intercambian DENTRO de él (entre el hielo y el ambiente) da CERO.

Es decir: la ENERGIA del universo se conserva.

Pero, por más que sea aislado (no entra ni sale nada de él), de todos modos la ENTROPIA no se conserva. La ENTROPIA puede aumentar.

El hecho de que un sistema sea aislado, NO quiere decir que los procesos que ocurren dentro de él sean reversibles, nada que ver! Son conceptos totalmente diferentes.

La energía se conserva para un sistema aislado; la ENTROPIA NO.

Fijáte si podés hacer el cálculo del problema.
Responder
#7
(22-10-2015, 10:22 PM)antonella escribió:
(22-10-2015, 09:18 PM)miriamlaura escribió: Hola Antonella,

El calor que RECIBE el hielo, lo CEDE el ambiente, entonces tiene que tener signo diferente.

O sea: el calor RECIBIDO, es positivo, para el cuerpo que lo recibe, o sea, para el hielo.
Y el calor CEDIDO, es negativo, para el cuerpo que lo cede, o sea, para el ambiente.

Por eso, es Qambiente = - Qhielo.

Dicho de otra forma, tomando al universo como un sistema AISLADO, se tiene que cumplir que Quniverso = 0 (no entra ni sale calor del universo), o sea que: Qambiente + Qhielo = 0, lo cual es igual que Qambiente = -Qhielo.

Y en cuanto a los procesos reversibles: en un proceso reversible, SÍ, es cierto que DeltaSuniverso=0. Pero este proceso es irreversible; cualquier proceso donde se colocan dos sustancias a distintas temperaturas entre sí es irreversible.

De hecho, en este problema, con lo mencionado en mi mensaje anterior: hacé el cálculo de DeltaShielo (con las DOS etapas) y el de DeltaSambiente, cuando las sumes, te va a dar POSITIVO, y NO cero.

Saludos,
Miriam

sisi entendí pero acquí pusiste: Qambiente + Qhielo = 0 me hace pensar a un proceso reversible donde el delta del universo es cero. Leí la teoría me cuesta entender lo de sistema aislado.

y en la fórmula que calor específico va..DeltaS = m . c . ln(Tf/Ti) y por qué?
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#8
En esa expresión que mencionaste, va el calor específico de la sustancia que está cambiando de temperatura. En este caso: es el del agua LIQUIDA (ya está líquida durante la subida de temperatura). No se usa el calor específico del hielo, porque el hielo ya se fundió, ahora es agua líquida calentándose.

Esta expresión:

DeltaS = m . c . ln(Tf/Ti)

es válida para: una sustancia LIQUIDA o SOLIDA de masa m y calor específico c, que está cambiando de temperatura desde Ti hasta Tf, sin cambiar de fase (para el cambio de fase se calcular aparte el DeltaS, como en este caso el del hielo).

La deducción de esa expresión, sale de la definición general de entropía, hay que usar integrales.

Avisáme si ahora te sale.

Saludos,
Miriam
Responder
#9
(23-10-2015, 07:21 AM)miriamlaura escribió: En esa expresión que mencionaste, va el calor específico de la sustancia que está cambiando de temperatura. En este caso: es el del agua LIQUIDA (ya está líquida durante la subida de temperatura). No se usa el calor específico del hielo, porque el hielo ya se fundió, ahora es agua líquida calentándose.

Esta expresión:

DeltaS = m . c . ln(Tf/Ti)

es válida para: una sustancia LIQUIDA o SOLIDA de masa m y calor específico c, que está cambiando de temperatura desde Ti hasta Tf, sin cambiar de fase (para el cambio de fase se calcular aparte el DeltaS, como en este caso el del hielo).

La deducción de esa expresión, sale de la definición general de entropía, hay que usar integrales.

Avisáme si ahora te sale.

Saludos,
Miriam

profe y los calores específicos los pongo en grados CELSIUS o KELVIN??????PORQUE COMO LA TEMPERATUA PARA EL CALCULO DE VARIACIÓN DE ENTROPIA CUANDO NO ES CONSTANTE SE PONE EN KELVIN.
Responder
#10
Hola Antonella,

Los calores específicos se expresan con el MISMO número si se usa °C o Kelvin, por ejemplo para el agua:

cagua = 1 cal/(g °C) = 1 cal/(g K)

Fijáte que vale "1" tanto si usaste °C o Kelvin. Esto se debe a que esa unidad en el denominador, está asociada a un DeltaT, y un DeltaT da igual en °C o en Kelvin.

En problemas de entropía, usá Kelvin para todo.... por ejemplo, si aparece un logaritmo, las temperaturas que van ahí dentro tienen que estar en Kelvin.

Cuando se trabaja con entropía, siempre se trabaja con Kelvin, independientemente de que la temperatura sea constante o no.

Saludos,
Miriam
Responder
#11
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