Тающий лед: обратимый или необратимый?

Я изучаю, является ли таяние льда (или любого вещества в этом отношении) при постоянном давлении и температуре обратимым или необратимым. В разных источниках говорится разное, и это вполне может зависеть от конкретных условий. Но говорят ли вообще, что плавление обратимо или необратимо?

К обратимым процессам относятся те процессы, в которых мы можем вернуться к исходному шагу, бесконечно мало изменив внешнее условие ; вы можете обратить плавление вспять, бесконечно мало изменив внешнюю температуру, т.е. путем замораживания. Так что, действительно, ИМО, я бы расценил таяние как обратимое.
Я бы добавил к приведенному выше комментарию, сказав, что физические изменения, т. е. те, при которых не происходит изменения в структуре атомов компонентов, всегда являются обратимыми изменениями. Инверсия всегда может быть вызвана добавлением или удалением энергии!
@user36790 user36790 Вероятно, стоит указать (поправьте меня, если я ошибаюсь), что для того, чтобы ваш аргумент имел силу, температура окружающей среды должна быть на уровне 0 ∘   С (при атмосферном давлении). Я думаю, следуя вашему аргументу, что если температура окружающей среды выше этой, то это не будет обратимым.
@Quantumspaghettification: используйте ^\circ~\textrm{C}вместо \degrees C.
Фактически при плавлении не происходит изменения температуры (скрытой теплоты); если плавление обратимо, то, конечно, не будет общего изменения энтропии во время изменения.
В точке плавления это обратимо — вы можете добавить или вычесть энтальпию, чтобы изменить количество жидкости по сравнению с твердым телом, но свободная энергия каждой фазы останется неизменной.
Я просматривал открытый вопрос, и это один из них. Довольны ли вы ответами в комментариях? Я думаю, то, что сказано (и то, что вы сказали сами) правильно и все тут :)

Ответы (2)

Чтобы вызвать фазовый переход из твердого состояния в жидкое (таяние льда), требуется тепло. Это требует воздействия на твердое вещество окружающей среды, температура которой выше температуры твердого тела. Теплопередача при конечной разности температур необратима.

Однако теоретически процесс можно сделать обратимым, если разница температур бесконечно мала. Проблема в том, что скорость теплопередачи пропорциональна разнице температур (для теплопроводности и конвекции) или пропорциональна разнице температур в четвертой степени (для излучения). Это сделало бы время плавления бесконечным для обратимого процесса.

Все обратимые процессы являются идеализациями. Все реальные процессы необратимы. Возможно, это одна из причин, по которой вы обнаружите, что «разные источники говорят разное».

Надеюсь это поможет.

Это правильное объяснение.

Это необратимо. Причину легко понять, если посмотреть на молекулярные свойства воды.

Наличие заряда на каждом из этих атомов придает каждой молекуле воды суммарный дипольный момент. Электрическое притяжение между молекулами воды из-за этого диполя сближает отдельные молекулы, что затрудняет разделение молекул и, следовательно, повышает температуру кипения. Это притяжение известно как водородная связь. Молекулы воды постоянно движутся относительно друг друга, а водородные связи постоянно разрываются и восстанавливаются в масштабах времени, превышающих 200 фемтосекунд. Однако эта связь достаточно сильна, чтобы создать многие из специфических свойств воды, например те, которые делают ее неотъемлемой частью жизни.

Эти водородные связи смешивают воду и являются причиной меньшего объема жидкости по сравнению со льдом.

Если у вас есть абсолютно чистая вода, она растает при 0 градусов при нормальном давлении, но вам может потребоваться охладить ее до -48 градусов по Цельсию , чтобы она снова стала твердой. Причина в решетчатой ​​структуре льда, которому требуется больший объем, чем воде.

Конечно, все обратимо; это зависит только от определений. Но здесь я необратимо имею в виду, что мы ожидаем, что одни и те же атомы займут точно такое же положение, которое они занимали раньше; -это невозможно. Поскольку они даже не на тех же молекулах, что были раньше.

«Но здесь под необратимостью я подразумеваю, что мы ожидаем, что одни и те же атомы займут те же положения, что и раньше» — это не то, что означает обратимость термодинамического процесса.
Мне кажется очевидным, что принятое определение обратимости указано @MAFIA36790. В этом случае его ответ правильный.
@ACuriousMind Итак, чистая вода / лед, тающий при нуле градусов, но замерзающий при -48,3, обратим с помощью ваших термодинамических средств. :-) Пожалуйста. нарисуйте нам диаграмму Карно....
@Jokela Ответ неправильный . Дело не в том, «как мы определяем обратимость». При температуре плавления (постоянная Т и п , как указывает ОП) химический потенциал льда такой же, как у жидкой воды. Это делает систему лед/вода равновесным состоянием, а взаимопревращение фаз обратимым процессом.
@Themis Теоретически возможно, что у вас есть замороженная дистиллированная вода, которую нужно было ударить, чтобы начать создание решетчатой ​​​​структуры, потому что, хотя она переохлаждена до -20, она не замерзла. Когда этот лед затем нагревают до 0 градусов, а затем растапливают до 0 градусов воды, а затем снова охлаждают до -1 воды, он вполне может остаться жидким, если вы ищете просто обратимость температуры.
Тающий лед: обратимый или необратимый?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v