Termodinamika
Reverzibilni Carnotov ciklus — entropija
Reverzibilni Carnotov ciklus razmjenjuje entropiju sa spremnicima — neto ΔS_univ ≈ 0.
Reverzibilni Carnotov ciklus — entropija — interaktivna simulacija: Termodinamika. Reverzibilni Carnotov ciklus razmjenjuje entropiju sa spremnicima — neto ΔS_univ ≈ 0. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Reverzibilna entropija
Reverzibilni Carnotov ciklus razmjenjuje entropiju sa spremnicima — neto ΔS_univ ≈ 0.
Za pun reverzibilni ciklus entropija sustava vraća se na početnu vrijednost, dok vrući spremnik gubi entropiju Q_h/T_h, a hladni dobiva Q_c/T_c iste iznosa. Ukupna promjena entropije svemira je nula — definicija maksimalne korisnosti.
- ΔS_univ = 0 (reverzibilno)
- Izmjena entropije
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Carnotov stroj izmjenjuje topline s vrućim spremnikom tijekom jedne dionice i hladnim tijekom druge. Poništava li gubitak entropije vrućeg spremnika točno prirast entropije hladnog spremnika?
Predviđanja za odvagnuti
- Promjene entropije spremnika se ne poništavaju; postoji neto promjena entropije različita od nule.
- Da — za reverzibilni (Carnotov) ciklus, promjene entropije dvaju spremnika točno se poništavaju, dajući nultu neto produkciju entropije.
- Promjene entropije spremnika nisu povezane s topline izmijenjenom s plinom.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Broj dionice
Što mjeriš:
- Izmijenjena toplina u ovoj dionici Q (J)
- Doprinos entropije ΔS = Q/T (J/K)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav entropy-carnot i pritisni Resetiraj. Isti Carnotov ciklus od 4 dionice kao carnot-cycle radi između spremnika od 600 K i 300 K.
- Omogući očitanje topline po dionici.
- Za svaku dionicu ciklusa (1 do 4), očitaj izmijenjenu topline i izračunaj doprinos entropije te dionice Q_leg/T_leg.
Odgovarajuća jednadžba
Bilanca entropije spremnika — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
Entropija svakog spremnika mijenja se za −Q/T za topline koju otpušta (ili +Q/T za topline koju apsorbira) pri svojoj fiksnoj temperaturi. Za reverzibilni ciklus poput Carnotovog, promjene entropije vrućeg i hladnog spremnika točno se poništavaju: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Potvrdi da dionice 2 i 4 (adijabatske) doprinose nula entropije, jer je Q = 0 za te dionice po definiciji. Zbroji doprinose različite od nule iz dionica 1 (pri Th = 600 K) i 3 (pri Tc = 300 K).
- Toplina koju plin apsorbira tijekom dionice 1 postaje toplina koju otpušta vrući spremnik; toplina koju plin otpušta tijekom dionice 3 postaje toplina koju apsorbira hladni spremnik. Objasni zašto kombinirana promjena entropije spremnika kroz puni ciklus izlazi nula.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Stvarni motor ima trenje i prijenos topline konačnom brzinom, oboje nepovratno. Objasni zašto se promjene entropije spremnika stvarnog ciklusa NE bi poništile točno, dajući pozitivnu neto produkciju entropije — i zašto drugi zakon zahtijeva da ta neto produkcija bude ≥ 0.
- Nulta neto produkcija entropije Carnotovog ciklusa razlog je što se zove „reverzibilan“ — mogao bi pokrenuti svaku dionicu unatrag i poništiti sve, uključujući stanja spremnika. Objasni zašto proces s pozitivnom neto produkcijom entropije (poput trenja) ne može tako poništiti.
- 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
- Dobro došli u Carnotovu entropiju
- Odaberi komoru
- Pritisni Pokreni
- Entropija u reverzibilnom ciklusu
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →