–12℃ ice 27.9 g 115℃ steam entropy change

–12℃ ice 27.9 g 115℃ steam entropy change

 

 

What change in entropy occurs

when a 27.9 g ice cube at –12℃

is transformed into steam at 115℃?

 

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> q = C m Δt

> q = C m ... 상변화 시

( 참고: 열용량과 비열 https://ywpop.tistory.com/2897 )

 

 

 

 

 

> ΔS = C m ln(T_f / T_i) = C m (ln(T_f) – ln(T_i))

> ΔS = C m / T ... 상변화 시

( 참고: 상변화 시 ΔS https://ywpop.tistory.com/10308 )

 

 

 

▶ 얼음의 비열 = 2.09 J/g•K = 2090 J/kg•K

▶ 얼음의 융해 잠열 = 333 J/g = 333000 J/kg

▶ 물의 비열 = 4.186 J/g•K = 4186 J/kg•K

▶ 물의 증발 잠열 = 2260 J/g = 2260000 J/kg

▶ 수증기의 비열 = 2.01 J/g•K = 2010 J/kg•K

 

 

 

1) –12℃ 얼음 → 0℃ 얼음

273 + (–12) = 261 K

273 + (0) = 273 K

 

ΔS1 = (2090 J/kg•K) (27.9/1000 kg) (ln 273 K – ln 261 K)

= (2090) (27.9/1000) (ln(273) – ln(261))

= 2.62 J/K

 

 

 

2) 0℃ 얼음 → 0℃ 물. 상변화

ΔS2 = dq / T

= (333000 J/kg) (27.9/1000 kg) / (273 K)

= 34.03 J/K

 

 

 

3) 0℃ 물 → 100℃ 물

ΔS3 = (4186 J/kg•K) (27.9/1000 kg) (ln 373 K – ln 273 K)

= (4186) (27.9/1000) (ln(373) – ln(273))

= 36.45 J/K

 

 

 

4) 100℃ 물 → 100℃ 수증기. 상변화

ΔS4 = dq / T

= (2260000 J/kg) (27.9/1000 kg) / (373 K)

= 169.05 J/K

 

 

 

5) 100℃ 수증기 → 115℃ 수증기

273 + (115) = 388 K

 

ΔS5 = (2010 J/kg•K) (27.9/1000 kg) (ln 388 K – ln 373 K)

= (2010) (27.9/1000) (ln(388) – ln(373))

= 2.21 J/K

 

 

 

ΔS = ΔS1 + ΔS2 + ΔS3 + ΔS4 + ΔS5

= 2.62 + 34.03 + 36.45 + 169.05 + 2.21

= 244.36 J/K

 

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/15916 ] How much heat (in kJ) is needed

to convert 866 g of ice at –10℃ to steam at 126℃?

 

 

 

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