Lettura grafico S-T di una transizione

Testo

Il grafico mostra l’entropia di una mole di sostanza in funzione della temperatura $T$, da $50\;\text{K}$ a $500\;\text{K}$. Si riconoscono due salti verticali (alla temperatura di fusione $T_f$ e alla temperatura di vaporizzazione $T_v$) e tre tratti continui e crescenti tra di essi. Spiega cosa rappresentano i salti verticali e cosa rappresentano i tratti continui.

Soluzione

I SALTI verticali sono le transizioni di fase: la fusione a $T_f$ e la vaporizzazione a $T_v$. Durante una transizione la sostanza assorbe il calore latente $L$ a temperatura costante, quindi $T$ non cambia ma l’entropia sì, con un salto netto $\Delta S=\frac{L}{T}$ (per questo i tratti sono verticali: $\Delta T=0$, $\Delta S>0$). Il salto della vaporizzazione è più alto perché $L_v>L_f$.

I TRATTI CONTINUI e crescenti sono il riscaldamento di una singola fase (solido, poi liquido, poi gas): qui la temperatura sale e l’entropia cresce gradualmente secondo $dS=\frac{c\,dT}{T}\ \Rightarrow\ \Delta S=\int \frac{c\,dT}{T}$ una crescita concava (la pendenza $1/T$ diminuisce all’aumentare di $T$). Nessun calore latente qui: solo calore sensibile. $\ev{\text{salti}=L/T,\quad \text{tratti}=\textstyle\int c\,dT/T}$

Collegamenti

Argomenti: Entropia e secondo principio Concetti: Entropia · Calore latente e cambiamenti di stato · Trasformazioni termodinamiche Competenze: Lettura dei grafici