Otras carreras hielo y agua

[fisicoenapuros]

hola tengo grandes problemas con la siguiente cuestión ya que no consigo establecer un buen planteamiento

Al mezclar una cierta cantidad de hielo a temperatura por debajo de 0oC con agua caliente el sistema alcanza el equilibrio térmico, quedando una mezcla de hielo y agua. Discutir si los cambios de entropía que se producen son positivos, negativos o nulos en el hielo, en el agua caliente, en el sistema.

gracias de antemano

[arivasm]

Re: hielo y agua

¿Qué signo tiene el calor intercambiado por el hielo? ¿Y el calor intercambiado por el agua? Usa $\Delta S=\int \delta Q/T$ y listo.

Con respecto del sistema, supuesto que éste es aislado, la variación en la entropía es igual a la suma de las variaciones de las entropías del hielo y del agua. De todos modos, aquí la pista es otra: ¿es un proceso espontáneo?

[fisicoenapuros]

Re: hielo y agua

No puedo saber los signos porque el enunciado es ese, si es o no proceso espontáneo no se sabe tampoco, lo que mandé en el mensaje anterior es todo el problema gracias por intentar ayudar

[arivasm]

Re: hielo y agua

Vamos a ver: el hielo absorbe calor mientras que el agua lo cede; ¿qué signo corresponde a absorber calor y cuál a cederlo?

Sobre la espontaneidad: ¿qué es lo espontáneo, que una mezcla de agua a más de 0ºC y hielo a menos de 0ºC acabe como mezcla de agua y hielo a 0ºC, o que una mezcla de agua y hielo a 0ºC acabe como mezcla de agua a más de 0ºC y hielo a menos de 0ºC? Una vez que lo tengamos claro, ¿qué dice el segundo principio acerca de los procesos espontáneos en sistemas aislados?

[fisicoenapuros]

Re: hielo y agua

Absorber calor es signo + por lo que la entropía del hielo es +
Ceder calor es signo - por lo que la entropía del agua es -

lo espontáneo, que una mezcla de agua a más de 0ºC y hielo a menos de 0ºC acabe como mezcla de agua y hielo a 0ºC no?

El segundo principio de la termodinámica dice que la dirección de los procesos irreversibles de la naturaleza es hacia el máximo desorden por lo que en un proceso irreversible ∆S>0 he reflexionado esto, estoy en lo cierto o ves algún error más?

[arivasm]

Re: hielo y agua

Correcto, salvo un par de pequeños matices. Efectivamente, el hielo aumenta su entropía (es decir, $\Delta S>0$), mientras que el agua líquida la disminuye ($\Delta S<0$). En conjunto, la entropía del sistema también aumenta, pues el segundo principio nos dice que en sistemas aislados los procesos irreversibles son aquéllos en los que $\Delta S>0$.

El segundo principio de la termodinámica dice que la dirección de los procesos irreversibles de la naturaleza es hacia el máximo desorden

Perdona que me ponga tiquisimiquis. El segundo principio lo que nos afirma es que la dirección de los procesos irreversibles (insisto, en sistemas aislados) es la de aumento de la entropía. Si quieres meter en juego la ley de Boltzmann entonces podemos decir que la dirección de los procesos irreversibles es aquélla en la que aumenta el número de microestados compatibles con el macroestado del sistema.

Como ves, estoy omitiendo a propósito eso del "máximo desorden". No porque sea incorrecto, sino por ambiguo: para quien tenga claro lo de "aumentar el número de microestados compatibles con el macroestado del sistema" decir "hacia el máximo desorden" puede ser un buen resumen. Por desgracia, lo habitual no es eso, sino quedarse con la copla del desorden y entonces convertir un concepto de por sí 'no sencillo' en 'endiabladamente complicado' o 'misterioso' (por ejemplo, se presta a imaginar que hay una fuerza oculta en el universo que 'empuja hacia el desorden', lo que no es verdad).

Hay un par de vídeos divulgativos muy buenos sobre la entropía. Si te apetece afianzar tu conocimiento al respecto, sin entrar en las profundidades de la Termodinámica estadística, te recomiendo que les eches un vistazo. Tienen subtítulos en castellano.

Éste es sobre la entropía y el segundo principio, con una buena mención al aspecto macroscópico:

Y éste incide aún más sobre entropía y "desorden"

[fisicoenapuros]

Re: hielo y agua

Te agradezdo mucho queme ayudaras a reflexionar para resolver el ultimo problema de una rvision de termo, ahora veo que hay que analizar mejor lo que te dicen y ya echare un vistazo a los videos gracias