Entropy Balance sa Buong Carnot Cycle
1 · Humula
Ang Carnot engine ay nagpapalitan ng init sa hot reservoir sa isang leg at sa cold reservoir sa isa pa. Eksakto bang nakakansela ng entropy loss ng hot reservoir ang entropy gain ng cold reservoir?
- Hindi nakakansela ang entropy change ng mga reservoir; may di-serong net na entropy change sa kabuuan.
- Oo — para sa reversible (Carnot) na cycle, eksaktong nakakansela ang dalawang entropy change ng reservoir, na nagbibigay ng zero net na entropy generation.
- Hindi magkaugnay ang entropy change ng mga reservoir sa initong ipinagpalit sa gas.
2 · Mag-set Up
- Buksan ang entropy-carnot preset at pindutin ang I-reset. Parehong 4-leg na Carnot cycle ng carnot-cycle ang tatakbo sa pagitan ng 600 K at 300 K na reservoir.
- I-enable ang per-leg heat readout.
- Para sa bawat leg ng cycle (1 hanggang 4), basahin ang ipinagpalit na init at kalkulahin ang entropy contribution ng leg na Q_leg/T_leg.
3 · Mangulekta ng Data
| Numero ng leg | Ipinagpalit na init sa leg na ito Q (J) | Ambag ng entropy ΔS = Q/T (J/K) |
|---|---|---|
| 1 | ||
| 2 | ||
| 3 | ||
| 4 |
I-sum ang entropy contribution ng 4 leg. I-plot ang contribution ng bawat leg bilang bar chart, kung saan zero ang leg 2 at 4 (adiabatic, Q = 0).
4 · Mag-analisa
- Kumpirmahing zero ang entropy contribution ng leg 2 at 4 (adiabatic), dahil Q = 0 sa mga leg na iyon ayon sa depinisyon. I-sum ang di-serong contribution ng leg 1 (sa Th = 600 K) at leg 3 (sa Tc = 300 K).
- Ang initong sinipsip ng gas sa leg 1 ay nagiging initong inilabas ng hot reservoir; ang initong inilabas ng gas sa leg 3 ay nagiging initong sinipsip ng cold reservoir. Ipaliwanag kung bakit zero ang kabuuang entropy change ng mga reservoir sa buong cycle.
5 · Palawakin
- May friction at finite-speed na heat transfer ang tunay na engine, kapwa irreversible. Ipaliwanag kung bakit HINDI eksaktong makakansela ang reservoir entropy change ng tunay na cycle, na nagbibigay ng positibong net entropy generation — at kung bakit kinakailangan ng ikalawang batas na ≥ 0 ang net generation.
- Ang zero net entropy generation ng Carnot cycle ang dahilan kung bakit ito tinatawag na 'reversible' — papatakbo mo ang bawat leg pabaliktad at mabubura ang lahat, kabilang ang estado ng mga reservoir. Ipaliwanag kung bakit ang process na may positibong net entropy generation (gaya ng friction) ay hindi mabubura nang ganyan.
Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito
Reservoir Entropy Balance
Nagbabago ng −Q/T ang entropy ng bawat reservoir sa initong inilabas nito (o +Q/T sa sinipsip) sa sarili nitong nakatakdang temperatura. Para sa reversible cycle na gaya ng Carnot, eksaktong nakakansela ang entropy change ng hot at cold reservoir: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.