Вода, замерзая в лед, расширяется, повреждая дороги, разбивая камни и т. д.
Насколько я понимаю, это совершает работу (в физическом смысле), удаляя энергию из системы. Как это возможно?
Несоответствия нет. Первый закон термодинамики говорит вам, что во время любого процесса внутренняя энергия любой простой сжимаемой системы будет удовлетворять где здесь теплота, полученная системой, и полученное им тепло .
При переходе от воды к льду та часть системы, которая претерпевает фазовый переход, не действует на свое окружение, так как ее объем несколько увеличивается. Единственное, что он говорит вам, это то, что даже меньше, чем если бы вы принимали во внимание только тепло, извлеченное из системы.
Так что противоречия на уровне первого закона нет. Чего вы не хотите, так это противоречия на уровне второго закона при фиксированных давлении и температуре при сосуществовании фаз. И с этой стороны тоже не о чем беспокоиться, потому что именно второй закон, в первую очередь, обеспечивает изменение фазы.
Классический случай с газом: положить трубку вверх дном на поверхность воды, охладить трубку и воздух остыть и высосать воду вверх.
В вашем случае помните, что когда лед превратился в воду, это стоило энергии. Таким образом, вам нужно дать тепло или столкновение льду (входная энергия), чтобы заставить лед таять.
Он работает, потому что работает как тепловой двигатель , где энергия перемещается от чего-то с более высокой энергией (вода) к чему-то с меньшей энергией (воздух), чтобы создать работу, выполняемую льдом. Воздух должен быть холоднее воды и ниже 0°C в нормальных условиях, чтобы вода даже замерзла.
Это просто еще одна работа, похожая на тепловую машину.
Рассмотрим воду в жидком состоянии при температуре ее замерзания.
Когда вода замерзает, ее внутренняя энергия уменьшается — образуются связи.
Уменьшение внутренней энергии равно теплоте, отводимой от воды, и работе, совершаемой водой при расширении относительно окружающей среды.
Я предполагаю, что загадка состоит в том, чтобы отдавать тепло окружающей среде и в то же время совершать работу с окружающей средой. Это точно не нарушает первый закон, поскольку энергия сохраняется за счет уменьшения внутренней энергии. И это также не нарушает второй закон термодинамики.
Водородные связи в воде подобны растянутой пружине, и когда вода остывает, пружины сжимаются, превращаясь в лед (который менее плотный, чем вода). Это потенциальная энергия, хранящаяся в водородных связях, выполняющая работу по разрушению дорог и т. д., поскольку система теряет тепловую энергию. Тепловая энергия вызывает разделение водородных связей и образование жидкости (или растяжение пружин).
лимон
Гарип