Un cubo de hielo flota en agua dentro de un recipiente y el sistema está en equilibrio térmico. Y digamos que de alguna manera sumergimos el cubo de hielo lentamente en una región más profunda dentro del recipiente (podemos tirar de una cuerda que está unida al fondo del cubo de hielo). Según tengo entendido, dado que aumenta la presión sobre el cubo de hielo, comienza a derretirse para disminuir el volumen que encierra.
Mi pregunta es, ¿la energía que derrite el hielo proviene del trabajo realizado por la presión sobre el cambio de volumen (P.dV) o proviene del agua circundante como energía térmica para que el agua también se congele al mismo tiempo? ¿O ambos significan lo mismo?
Por supuesto, cuando metemos el hielo en el agua, debemos haber estado haciendo un trabajo externo en el sistema. Me encantaría que me ayudes a resolver estas cosas.
Como usted dice, el experimentador trabaja en el sistema tirando del cubo de hielo hacia abajo. Podemos ver esto como mover el centro de gravedad del sistema de hielo de agua hacia arriba y almacenar energía potencial gravitacional.
En el nivel más básico, el hielo que se encuentra en un demasiado alto para su quiere derretirse y lo hará espontáneamente sin tener en cuenta lo que están haciendo sus vecinos. A medida que cada pequeña porción de hielo hace esto, se encogerá (haciendo que el agua circundante se mueva hacia adentro, extrayendo parte de la energía potencial gravitatoria almacenada para trabajar sobre el hielo que se derrite), pero también se enfriará (ya que el trabajo realizado sobre el hielo se derrite). paquete no proporcionará suficiente energía para derretirlo). Inmediatamente después de que cada paquete de hielo se derrita, estará más frío que el agua circundante, por lo que el calor fluirá del agua circundante al agua recién derretida.
La forma en que esto continúa depende de las limitaciones de su sistema. Si el sistema se mantiene constante (por ejemplo, manteniéndola en un baño de agua), luego el agua ligeramente más fría que rodea el agua recién derretida finalmente se calentará de nuevo al objetivo por transferencia de calor del entorno. Si el sistema está aislado, el agua ligeramente más fría que rodea al agua recién derretida enfriará su entorno y así sucesivamente. Esto podría progresar hasta un punto en el que el agua líquida en la superficie se enfríe por debajo de su punto de congelación y se forme una capa de hielo en la superficie.
Tenga en cuenta que he asumido que el sistema está cerrado (el material no puede entrar ni salir) y en constante . Si el sistema está en constante (por ejemplo, en un recipiente rígido sin espacio para el aire) entonces las cosas se ponen un poco raras porque la proporción general de líquido a sólido no puede cambiar (ya que eso cambiaría ).
fisicaguy19
Alfredo
Alfredo