Какое изменение энтропии произошло, когда 50 граммов льда при 0°С полностью растворились в 300 граммах воды при 50°С?

Чтобы найти изменение энтропии (ΔS) в данной задаче, мы должны знать начальное и конечное состояние системы, а также использовать формулу Третьего закона термодинамики.

Начнем с того, что определим начальное и конечное состояние. В начале у нас есть 50 граммов льда при 0°C, и это твердое состояние. В конце у нас есть раствор, который получился после полного растворения льда в 300 граммах воды при 50°C, и это жидкое состояние.

Зная это, мы можем использовать формулу для изменения энтропии:

\[\Delta S = S_{\text{конечное}} - S_{\text{начальное}}\]

где \(\Delta S\) обозначает изменение энтропии, \(S_{\text{конечное}}\) - энтропия конечного состояния, и \(S_{\text{начальное}}\) - энтропия начального состояния.

Теперь рассмотрим энтропию начального состояния. У нас есть твердое вещество (льд), поэтому можем воспользоваться таблицей стандартных энтропий для нахождения значения. Значение энтропии для льда при 0°C составляет 41 Дж/(моль·К) (это значение можно найти в справочном материале).

Теперь рассмотрим энтропию конечного состояния. У нас есть жидкая смесь воды и растворенного в нее льда, поэтому необходимо учесть и энтропию воды, и энтропию растворенного льда. Для энтропии воды при 50°C можем также воспользоваться таблицей стандартных энтропий и найти значение, которое составляет 109 Дж/(моль·К). Для энтропии растворенного льда тоже можно найти значение в справочной литературе, которое составляет 77 Дж/(моль·К).

Теперь, когда мы знаем все необходимые значения, можно рассчитать изменение энтропии:

\[\Delta S = S_{\text{конечное}} - S_{\text{начальное}}\]
\[\Delta S = (109 \, \text{Дж/(моль·К)} \times 0,005 \, \text{моль}) + (77 \, \text{Дж/(моль·К)} \times 0,005 \, \text{моль}) - (41 \, \text{Дж/(моль·К)} \times 0,005 \, \text{моль})\]

Выполняя вычисления, получаем:

\[\Delta S = 0,545 \, \text{Дж/К}\]

Таким образом, изменение энтропии составляет 0,545 Дж/К. Это означает, что энтропия системы увеличилась при процессе полного растворения льда в воде.