یخ زدن آب،نقض قانون دوم ترمودینامیک

مدیران انجمن: parse, javad123javad

نمایه کاربر
رهام1380

نام: رهام حسامی

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۶/۲۰ - ۰۹:۴۸


پست: 103

سپاس: 15

جنسیت:

تماس:

Re: یخ زدن آب،نقض قانون دوم ترمودینامیک

پست توسط رهام1380 »

برای دیدن اینکه چرا چنین نیست ، در نظر بگیرید که حجم کمی از آب با سرعت ثابت با حذف انرژی گرما به یک مخزن خارجی بی نهایت در دمای ثابت کمتر از صفر سانتیگراد خنک می شود.
هنگامی که دمای آب به صفر سانتیگراد رسید ، شروع به یخ زدن می کند (بدون توجه به اثرات جنبشی مانند هسته و انتشار گرما). دمای آب تا زمانی که کاملاً یخ زده شود در صفر سانتیگراد باقی می ماند
با فرض اینکه انرژی گرما به طور مداوم در تمام این مدت حذف می شود ، این بدان معنی است که باید در طی فرآیند انجماد ، انرژی داخلی از سیستم آزاد شود. این به عنوان گرمای نهان انجماد شناخته می شود ، و برای تمام مواد غیر از هلیوم منفی است (یعنی گرمازا).
این انتشار گرمای نهان به محیط اطراف است که تضمین می کند قانون دوم ترمودینامیک شکسته نمی شود. افزایش آنتروپی به دلیل انتشار انرژی گرمایی به محیط اطراف در دمای پایین ، کاهش آنتروپی یخ را در مقایسه با آب جبران می کند. اگر دمای محیط دقیقاً صفر سانتیگراد باشد ، آنها برابر هستند و یخ و آب در حالت تعادل قرار می گیرند. اگر دمای محیط کمتر از صفر باشد ، آب به یخ تبدیل می شود و بالعکس (با این فرض که سینتیک نادیده گرفته می شود).
ممکن است تعجب کنید که چرا هلیوم از این امر مستثنی است. دلایل آن پیچیده است ، اما در مورد هلیوم -3 ، این مایع یک مایع کوانتومی است و در فشارهای پایین ، آنتروپی کمتری نسبت به شکل جامد دارد. از این رو ، برای پیروی از قانون دوم ، گرمای نهان انجماد باید مثبت باشد.تصویر

ارسال پست