Entropy Change sa Reversible na Isothermal Expansion
1 · Humula
Ang gas ay lumalawak nang isothermal at reversible sa mas malaking volume. Lumalaki, bumababa, o pareho ba ang entropy nito?
- Bumababa ang entropy habang kumakalat ang gas.
- Pareho ang entropy dahil reversible ang process.
- Lumalaki ang entropy — mas maraming posibleng microscopic na ayos ang gas sa mas malaking volume.
2 · Mag-set Up
- Buksan ang entropy-isothermal preset at pindutin ang I-reset. 1 mol ng argon ang nagsisimula sa 20 L, 300 K.
- I-enable ang heat-exchanged at entropy-change readout.
- Itakda ang target (final) na volume sa bawat trial, at itala ang initong ipinagpalit at pagbabago ng entropy.
3 · Mangulekta ng Data
| Final na volume V₂ (L) | Ipinagpalit na init Q (J) | Entropy change ΔS (J/K) |
|---|---|---|
| 30.00 | ||
| 40.00 | ||
| 60.00 |
I-plot ang entropy change ΔS (y-axis) laban sa ln(V₂/V₁) (x-axis) para sa tatlong trial mo, gamit ang V₁ = 0.02 m³.
4 · Mag-analisa
- Para sa isang trial, kalkulahin ang Q = nRT·ln(V₂/V₁) gamit ang n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, tapos ang ΔS = Q/T (katumbas din ang ΔS = nR·ln(V₂/V₁) nang direkta). Ihambing ang dalawa sa table.
- Ipaliwanag kung bakit positibo ang ΔS sa bawat trial dito, at kung bakit mas malaking expansion (mas malaking V₂) ay mas malaking paglaki ng entropy.
5 · Palawakin
- Inaassume ng experiment na ito ang reversible (walang hanggang bagal) na expansion. Ang libre (hindi kontroladong) na expansion sa vacuum sa parehong final na volume ay magbibigay ng eksaktong magkaparehong ΔS para sa gas, kahit walang ipinagpapalit na init (Q = 0) at walang gawaing ginagawa. Ipaliwanag kung bakit ang entropy ay state function na walang pakialam kung paano nakarating ang gas mula V₁ sa V₂.
- Sinasabi ng ikalawang batas na ang kabuuang entropy (gas plus paligid) ay hindi kailanman bumababa para sa tunay na process. Para sa reversible isothermal expansion na ito, ang paligid (heat reservoir na nagbibigay ng Q) ay nawawalan ng eksaktong kasingdamI ng natatanggap ng gas. Ipaliwanag kung bakit zero ang kabuuang entropy change — ang lagda ng reversible na process.
Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito
Entropy Change sa Reversible Isothermal Process
Para sa reversible isothermal expansion, ang entropy change ay katumbas ng ipinagpalit na init hatiin sa constant na temperatura, na lumalabas bilang ΔS = nR·ln(V₂/V₁) para sa ideal gas — lumalaki ang entropy kasama ng logarithm ng volume ratio.