El agua congelada en hielo se expande, daña caminos, rompe rocas, etc.
Según tengo entendido, esto está haciendo trabajo (en un sentido físico) al eliminar energía del sistema. ¿Cómo es esto posible?
No hay inconsistencia. La primera ley de la termodinámica te dice que durante cualquier proceso la energía interna de cualquier sistema compresible simple satisfará donde aqui es el calor recibido por el sistema y el calor que recibe .
Al pasar de agua a hielo, la parte del sistema que sufre el cambio de fase realiza trabajo sobre su entorno ya que su volumen aumenta ligeramente. Sin embargo, lo único que te dice es que es incluso menor que si solo tuviera en cuenta el calor extraído del sistema.
Así que no hay contradicción en el primer nivel de la ley. Ahora, lo que no quiere es una contradicción en el nivel de la segunda ley a presión y temperatura fijas durante la coexistencia de fases. Y tampoco hay preocupación por ese lado porque es precisamente la segunda ley la que impone el cambio de fase en primer lugar.
Caso clásico en gas: coloque un tubo boca abajo sobre la superficie del agua, enfríe el tubo y el aire se enfría y succiona el agua.
En tu caso, recuerda que cuando el Hielo se convertía en agua, costaba energía. Por lo tanto, debe dar calor o colisión al hielo (energía de entrada) para que se derrita.
Funciona porque funciona como un motor térmico donde la energía viaja de algo con mayor energía (agua) a algo con menos energía (aire) para crear el trabajo realizado por el hielo. El aire tiene que estar más frío que el agua y por debajo de 0C en condiciones normales para que el agua incluso se congele.
Es solo otro funcionamiento similar al de un motor térmico.
Considere el agua líquida en su punto de congelación.
Cuando el agua se congela, su energía interna disminuye: se forman enlaces.
La disminución de la energía interna es igual al calor extraído del agua y al trabajo realizado por el agua al expandirse contra su entorno.
Supongo que el rompecabezas es transferir calor al entorno y, al mismo tiempo, trabajar en el entorno. Esto no viola la primera ley con seguridad ya que la energía se conserva al disminuir la energía interna. Y esto tampoco viola la segunda ley de la termodinámica.
Los enlaces de hidrógeno en el agua son como un manantial estirado, y cuando el agua se enfría, los manantiales se contraen y se convierten en hielo (que es menos denso que el agua). Es la energía potencial almacenada en los enlaces de hidrógeno la que hace el trabajo para romper las carreteras, etc., ya que el sistema pierde energía térmica. La energía térmica hace que los enlaces de hidrógeno se separen y se forme líquido (o que los resortes se estiren)
limón
garyp