Page 183 - Capire la Fisica

Se supponiamo che dopo il mescolamento tutto il ghiaccio si sia fuso ed indichiamo con
T la temperatura finale di equilibrio, trascurando dissipazioni di calore con l’ambiente
potremo scrivere che il calore assorbito dalla massa di ghiaccio deve uguagliare quello

ceduto dalla massa di acqua, e cioè:

essendo T0 = 273 K la temperatura di fusione del ghiaccio a pressione atmosferica, il

calore latente di fusione del ghiaccio, T1 = 293 K la temperatura iniziale dell’acqua e c

= 1 cal/(K gr) il calore specifico dell’acqua.

Risolvendo l’equazione precedente rispetto a T si ottiene:

Si osservi che T > T0 e dunque dopo il mescolamento si ha effettivamente completa
fusione del ghiaccio.

Calcoliamo ora la variazione totale di entropia del sistema, che sarà data da:

essendo ∆Sa e ∆Sg le variazioni di entropia delle masse di acqua e di ghiaccio, rispetti-
vamente.

Ricordando le espressioni dell’entropia di un corpo solido o liquido e tenendo conto

che nella transizione di fase il ghiaccio assorbe la quantità di calore mg alla tempera-
tura T0, si ha facilmente:

e

Per cui:

Nota: poiché ∆S > 0, il processo di fusione del ghiaccio è irreversibile.

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Esercizio 17: Un cilindro a pareti adiabatiche di sezione S = 0.1 m è munito di un pi-
stone mobile, anch’esso adiabatico, di massa trascurabile.

La base del cilindro conduce invece calore ed è posta a contatto con un termostato
costituito da ghiaccio fondente alla temperatura T0 = 0°C.

Inizialmente il cilindro contiene n = 2 moli di gas perfetto alla pressione atmosferica p0
5
= 10 Pa.

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