प्रतिवर्ती इज़ोटेर्मल विस्तार में एन्ट्रॉपी परिवर्तन

1 · भविष्यवाणी

एक गैस समतापीय रूप से और विपरीत रूप से बड़ी मात्रा में फैलती है। क्या इसकी एन्ट्रॉपी बढ़ती है, घटती है या वही रहती है?

• जैसे-जैसे गैस फैलती है एन्ट्रॉपी कम हो जाती है।
• प्रक्रिया प्रतिवर्ती होने के कारण एन्ट्रॉपी स्थिर रहती है।
• एन्ट्रॉपी बढ़ती है - गैस में बड़ी मात्रा में अधिक संभावित सूक्ष्म व्यवस्था होती है।

2 · सेट अप

1. entropy-isothermal प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। 1 आर्गन का मोल 20 L, 300 K से शुरू होता है।
2. heat-exchanged और entropy-change रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए लक्ष्य (अंतिम) मात्रा निर्धारित करें, और विनिमय की गई गर्मी और एन्ट्रॉपी परिवर्तन को रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

V₁ = 0.02 m³. का उपयोग करके अपने तीन परीक्षणों के लिए ln(V₂/V₁) (x-अक्ष) के विरुद्ध ΔS (y-अक्ष) को प्लॉट करें

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K का उपयोग करके Q = nRT·ln(V₂/V₁) की गणना करें, फिर ΔS = Q/T (समकक्ष ΔS = nR·ln(V₂/V₁) सीधे)। दोनों की तुलना तालिका से करें।
2. यहाँ बताएं कि ΔS प्रत्येक परीक्षण में सकारात्मक क्यों है, और क्यों एक बड़ा विस्तार (बड़ा V₂) एक बड़ी एन्ट्रॉपी वृद्धि उत्पन्न करता है।

5 · विस्तार

1. यह प्रयोग प्रतिवर्ती (असीम रूप से धीमा) विस्तार मानता है। निर्वात में समान अंतिम मात्रा तक मुक्त (अनियंत्रित) विस्तार से गैस के लिए बिल्कुल वही ΔS उत्पन्न होगा, भले ही कोई गर्मी का आदान-प्रदान नहीं किया जाता है (Q = 0) और कोई काम नहीं किया जाता है। बताएं कि एन्ट्रॉपी एक राज्य फ़ंक्शन क्यों है जो इस बात की परवाह नहीं करता है कि गैस V₁ से V₂. तक कैसे पहुंची
2. दूसरा नियम कहता है कि किसी वास्तविक प्रक्रिया के लिए कुल एन्ट्रॉपी (गैस प्लस परिवेश) कभी कम नहीं हो सकती। इस प्रतिवर्ती इज़ोटेर्मल विस्तार के लिए, परिवेश (क्यू की आपूर्ति करने वाला ऊष्मा भंडार) उतनी ही एन्ट्रॉपी खो देता है जितनी गैस बढ़ती है। बताएं कि यह कुल एन्ट्रॉपी परिवर्तन को शून्य क्यों बनाता है - एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया का हस्ताक्षर।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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