Термодинамика
Изотермично разширение — изменение на ентропията
Обратимо изотермично разширение: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Изотермично разширение — изменение на ентропията — интерактивна симулация Термодинамика. Обратимо изотермично разширение: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Изменение на ентропията
Обратимо изотермично разширение: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Изменението на ентропията измерва колко разпръсната става енергията. При обратно изотермично разширение газът поглъща топлина Q, докато температурата му остава фиксирана, и ентропията расте, защото същата енергия заема по-голям обем с повече микросъстояния.
- ΔS = nR ln(V₂/V₁)
- ΔS = Q_rev/T
Резюме на изследването
Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията
Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.
Водещ въпрос
Газ се разширява изотермично и обратимо до по-голям обем. Ентропията му нараства, намалява или остава същата?
Предсказвания за преценка
- Ентропията намалява, докато газът се разпръсква.
- Ентропията остава постоянна, понеже процесът е обратим.
- Ентропията нараства — газът има повече възможни микроскопични подреждания при по-голям обем.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Краен обем V₂ (L)
Какво измерваш:
- Обменена топлина Q (J)
- Изменение на ентропията ΔS (J/K)
Как протича изследването
- Отвори настройката изотермична ентропия и натисни Нулирай. 1 mol аргон започва на 20 L, 300 K.
- Включи показанията за обменена топлина и изменение на ентропията.
- Задай целевия (краен) обем за всеки опит и запиши обменената топлина и изменението на ентропията.
Управляващо уравнение
Изменение на ентропията при обратим изотермичен процес — ΔS = Q/T
За обратно изотермично разширение изменението на ентропията е равно на обменената топлина, разделена на постоянната температура, което се изчислява до ΔS = nR·ln(V₂/V₁) за идеален газ — ентропията расте с логаритъма на обемното отношение.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- За един опит изчисли Q = nRT·ln(V₂/V₁) с n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, после ΔS = Q/T (еквивалентно ΔS = nR·ln(V₂/V₁) директно). Сравни и двете с таблицата.
- Обясни защо ΔS е положителен във всеки опит тук и защо по-голямо разширение (по-голямо V₂) произвежда по-голямо нарастване на ентропията.
Къде това се появява извън лабораторията
- Този експеримент предполага обратно (безкрайно бавно) разширение. Свободно (неконтролирано) разширение във вакуум до същия краен обем би произвело точно същото ΔS за газа, макар че никаква топлина не се обменя (Q = 0) и никаква работа не се извършва. Обясни защо ентропията е функция на състоянието, която не се интересува как газът е стигнал от V₁ до V₂.
- Вторият закон казва, че пълната ентропия (газ плюс околна среда) никога не може да намалее за реален процес. За това обратно изотермично разширение околната среда (топлинният резервоар, доставящ Q) губи точно толкова ентропия, колкото газът печели. Обясни защо това прави пълното изменение на ентропията нула — белегът на обратим процес.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Добре дошъл при изотермичната ентропия
- Избери камерата
- Натисни Пусни
- Ентропия от промяна на обема
- Отвори панела Свойства
- Справи се!
Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.
Отвори интерактивната лаборатория →