Изменение на ентропията при обратно изотермично разширение

1 · Предскажи

Газ се разширява изотермично и обратимо до по-голям обем. Ентропията му нараства, намалява или остава същата?

• 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.

2 · Постановка

1. Отвори настройката изотермична ентропия и натисни Нулирай. 1 mol аргон започва на 20 L, 300 K.
2. Включи показанията за обменена топлина и изменение на ентропията.
3. Задай целевия (краен) обем за всеки опит и запиши обменената топлина и изменението на ентропията.

3 · Събери данни

Чертай изменението на ентропията ΔS (ос y) спрямо ln(V₂/V₁) (ос x) за трите си опита, с V₁ = 0.02 m³.

4 · Анализирай

1. 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.
2. Обясни защо ΔS е положителен във всеки опит тук и защо по-голямо разширение (по-голямо V₂) произвежда по-голямо нарастване на ентропията.

5 · Надгради

1. 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.
2. 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.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат