Entroopia muutus pööratavas isoteremilises paisumises

1 · Ennusta

Gaas paisub isoteremiliselt ja pööratavalt suuremasse ruumalasse. Kas tema entroopia kasvab, kahaneb või jääb samaks?

• Entroopia kahaneb, kui gaas laieneb.
• Entroopia püsib konstantsena, sest protsess on pööratav.
• Entroopia kasvab — gaasil on suuremal ruumalal rohkem võimalikke mikroskoopilisi paigutusi.

2 · Seadista

1. Ava isoteremilise entroopia eelseadistus ja vajuta Lähtesta. 1 mol argooni alustab 20 L, 300 K.
2. Lülita sisse vahetatud soojuse ja entroopia muutuse näidud.
3. Sea iga katse jaoks siht- (lõpp-) ruumala ning kirjuta üles vahetatud soojus ja entroopia muutus.

3 · Kogu andmeid

Joonista entroopia muutus ΔS (y-telg) ln(V₂/V₁) (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks, kasutades V₁ = 0.02 m³.

4 · Analüüsi

1. 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.
2. Selgita, miks ΔS on igas siin katses positiivne ja miks suurem paisumine (suurem V₂) annab suurema entroopia kasvu.

5 · Laienda

1. 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.
2. 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.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte