Termodünaamika
Pööratav Carnot’ tsükkel — entroopia
Pöörduv Carnot' tsükkel vahetab reservuaaridega entroopiat — neto ΔS_univ ≈ 0.
Pööratav Carnot’ tsükkel — entroopia — interaktiivne Termodünaamika simulatsioon. Pöörduv Carnot' tsükkel vahetab reservuaaridega entroopiat — neto ΔS_univ ≈ 0. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Pööratav entroopia
Pöörduv Carnot' tsükkel vahetab reservuaaridega entroopiat — neto ΔS_univ ≈ 0.
Täielikus pöörduvas tsüklis naaseb süsteemi entroopia algväärtusele, samas kui kuum reservuaar kaotab entroopiat Q_h/T_h ja külm reservuaar võrdse suurusega Q_c/T_c võidab. Universumi koguentroopia muut on null — see määrab maksimaalse tõhususe.
- ΔS_univ = 0 (pöörduv)
- Entroopia vahetus
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Carnot' masin vahetab soojust kuuma reservuaariga ühe takti ja külma reservuaariga teise takti jooksul. Kas kuuma reservuaari entroopiakadu tühistab täpselt külma reservuaari entroopiavõidu?
Kaalutavad ennustused
- Reservuaaride entroopia muutused ei tühistu; kogu neto entroopia muutus on nullist erinev.
- Jah — pööratava (Carnot') tsükli korral kahe reservuaari entroopia muutused tühistavad täpselt, andes null neto entroopia teket.
- Reservuaaride entroopia muutused ei ole seotud gaasiga vahetatud soojusega.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Takti number
Mida sa mõõdad:
- Vahetatud soojus selles taktis Q (J)
- Entroopiapanus ΔS = Q/T (J/K)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava Carnot’ entroopia eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Sama 4-taktiline Carnot’ tsükkel kui Carnot’ tsükli eksperimendis jookseb 600 K ja 300 K reservuaaride vahel.
- Lülita sisse taktide kaupa soojuse näit.
- Loe tsükli iga takti (1 kuni 4) jaoks välja vahetatud soojus ja arvuta selle takti entroopiapanus Q_leg/T_leg.
Juhtiv võrrand
Reservuaaride entroopia bilanss — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
Iga reservuaari entroopia muutub −Q/T võrra sooju kohta, mille ta vabastab (või +Q/T, mille ta neelab) oma fikseeritud temperatuuril. Pööratava tsükli, nagu Carnot' omagi, korral kuuma ja külma reservuaari entroopia muutused tühistavad täpselt: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Kinnita, et taktid 2 ja 4 (adiaabaatilised) ei anna entroopiat, kuna nende taktide jaoks kehtib definitsiooni järgi Q = 0. Liida nullist erinevad panused taktidelt 1 (temperatuuril Th = 600 K) ja 3 (temperatuuril Tc = 300 K).
- Soojus, mille gaas takti 1 jooksul neelab, muutub kuuma reservuaari poolt vabastatuks soojuseks; soojus, mille gaas takti 3 jooksul vabastab, muutub külma reservuaari poolt neelatuks. Selgita, miks reservuaaride kombineeritud entroopia muutus täistsükli üle tuleb null.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Päris masinas on hõõrdumine ja lõpliku kiirusega soojusülekanne, mõlemad pöördumatud. Selgita, miks päris tsükli reservuaaride entroopia muutused EI tühistu täpselt, vaid annavad positiivse neto entroopia tekkimise — ja miks teine seadus nõuab, et see neto teke oleks ≥ 0.
- Carnot' tsükli null neto entroopia teke on põhjus, miks teda kutsutakse „pööratavaks“ — sa saaksid iga takti tagurpidi käitada ja kõik tagasi võtta, kaasa arvatud reservuaaride olekud. Selgita, miks protsessi positiivse neto entroopia tekkega (nagu hõõrdumine) ei saa sel viisil tagasi võtta.
- 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
- Tere tulemast entroopia Carnot' juurde
- Vali kamber
- Vajuta Esita
- Entroopia pöörduvas tsüklis
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.