Termodünaamika
Isoteremiline paisumine — entroopia muutus
Pöörduv isotermiline laienemine: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Isoteremiline paisumine — entroopia muutus — interaktiivne Termodünaamika simulatsioon. Pöörduv isotermiline laienemine: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Entroopia muutus
Pöörduv isotermiline laienemine: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Entroopia muut mõõdab, kui laialivalguvaks energiast saab. Pöörduvas isotermilises laienemises neelab gaas soojust Q, tema temperatuur püsib fikseeritud, ja entroopia tõuseb, sest sama energia hõlmab suuremat ruumala rohkemate mikroolekutega.
- ΔS = nR ln(V₂/V₁)
- ΔS = Q_rev/T
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
Gaas paisub isoteremiliselt ja pööratavalt suuremasse ruumalasse. Kas tema entroopia kasvab, kahaneb või jääb samaks?
Kaalutavad ennustused
- Entroopia kahaneb, kui gaas laieneb.
- Entroopia püsib konstantsena, sest protsess on pööratav.
- Entroopia kasvab — gaasil on suuremal ruumalal rohkem võimalikke mikroskoopilisi paigutusi.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Lõppruumala V₂ (L)
Mida sa mõõdad:
- Vahetatud soojus Q (J)
- Entroopia muutus ΔS (J/K)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava isoteremilise entroopia eelseadistus ja vajuta Lähtesta. 1 mol argooni alustab 20 L, 300 K.
- Lülita sisse vahetatud soojuse ja entroopia muutuse näidud.
- Sea iga katse jaoks siht- (lõpp-) ruumala ning kirjuta üles vahetatud soojus ja entroopia muutus.
Juhtiv võrrand
Entroopia muutus pööratavas isoteremilises protsessis — ΔS = Q/T
Pööratava isoteremilise paisumise korral võrdub entroopia muutus vahetatud soojusega jagatuna konstantse temperatuuriga, mis ideaalgaasi jaoks taandub kujule ΔS = nR·ln(V₂/V₁) — entroopia kasvab ruumala suhte logaritmiga.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses Q = nRT·ln(V₂/V₁), kasutades n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, seejärel ΔS = Q/T (samaväärne otse ΔS = nR·ln(V₂/V₁)). Võrdle mõlemat tabeliga.
- Selgita, miks ΔS on igas siin katses positiivne ja miks suurem paisumine (suurem V₂) annab suurema entroopia kasvu.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- See eksperiment eeldab pööratavat (lõpmata aeglast) paisumist. Vaba (kontrollimata) paisumine vaakumisse sama lõppruumalani annaks gaasile täpselt sama ΔS, kuigi soojust ei vahetata üldse (Q = 0) ja tööd ei tehta. Selgita, miks entroopia on olekufunktsioon, kellele ei olene, kuidas gaas V₁-st V₂-ni jõudis.
- Teine seadus ütleb, et kogu entroopia (gaas pluss ümbrus) ei saa päris protsessis kunagi kahaneda. Selle pööratava isoteremilise paisumise korral kaotab ümbrus (soojusreservuaar, kes annab Q) täpselt sama palju entroopiat, kui gaas võidab. Selgita, miks see teeb kogu entroopia muutuse nulliks — pööratava protsessi tunnusmärgiks.
- 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 tulemais entroopia isotermi juurde
- Vali kamber
- Vajuta Esita
- Entroopia ruumala muutusest
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.