Fællestemperatur ved faseovergang: is og vand

hvor det ene legeme enten smelter til en væske, fryser til fast fase, eller delvist smelter

Har man en isterning og en kop vand kan man forestille sige tre forskellige scenarier.

1. Isterningen bliver puttet ned i en kop med varmt vand. Når de to legemer er kommet i termodynamisk ligevægt, vil isterningen være smeltet og fællestemperaturen er over frysepunktet.

Tfælles>0?

Til at starte skal isen varmes ned til 0 og derefter til fælles temperaturen,

Vi anvender formlerne for varmekapacitet; Q1=m?c1??T

Q1=vandet

Q2=isterning

Og for smeltevarme, fordi isen skal smelte; Ls?m2

Vi sætter dem nu op så der står vandet + isterningen

m1?c1?Tf-T1+M2 ?c2?Tf-T2+Ls?m2=0?

Vi ophæver paranteserne ved at gange ind i dem.

m1?c1?Tf-?m1?c1?T1+c1?+M2 ?c2?Tf-M2 ?c2?T2+Ls?m1=0?

Nu forkorter vi bare ligningen, og isolerer sådan så vi for tfælles på den anden side af lighedtegnet

m1?c1?T1+m2?c2?T2+Ls?m1=-Tf-Tf?(m1?c1+m2?c2)

Tf=m1?c1?t1+m2?c2?T2+Ls?m1m1?c1+m2?c2

man kan anvende den omskrevne formel til at finde fællestemperaturen.

I opgaven skulle man omskrive varmekapacitet og smeltevarme, så man finder temperaturen. Da der i problemstillingen/ opgavesætningen, står at smeltepunktet er over nul.

Et eksempel fra hverdagen kunne være, når man putter en isterning i et krus vand, fordi vandet eller noget andet væske som te eller faxe, er lidt for varmt.

2. Isen er meget, kold og når vandet hældes på fryser vandet til is. Fælles temperaturen bliver således under frysepunktet.