Promjena entropije u reverzibilnom izotermnom širenju

1 · Predviđanje

Plin se širi izotermno i reverzibilno na veći volumen. Raste li njegova entropija, opada ili ostaje ista?

• Entropija opada kako se plin širi.
• Entropija ostaje stalna jer je proces reverzibilan.
• Entropija raste — plin ima više mogućih mikroskopskih rasporeda pri većem volumenu.

2 · Postava

1. Otvori postav entropy-isothermal i pritisni Resetiraj. 1 mol argona počinje na 20 L, 300 K.
2. Omogući očitanja izmijenjene topline i promjene entropije.
3. Postavi ciljni (konačni) volumen za svaki pokušaj i zabilježi izmijenjenu topline i promjenu entropije.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj promjenu entropije ΔS (y-os) naspram ln(V₂/V₁) (x-os) za svoja tri pokušaja, koristeći V₁ = 0.02 m³.

4 · Analiza

1. Za jedan pokušaj izračunaj Q = nRT·ln(V₂/V₁) koristeći n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, zatim ΔS = Q/T (ekvivalentno ΔS = nR·ln(V₂/V₁) izravno). Usporedi oba s tablicom.
2. Objasni zašto je ΔS pozitivan u svakom pokušaju ovdje i zašto veće širenje (veći V₂) daje veći porast entropije.

5 · Proširenje

1. Ovaj pokus pretpostavlja reverzibilno (beskonačno sporo) širenje. Slobodno (nekontrolirano) širenje u vakuum na isti konačni volumen proizvelo bi točno isti ΔS za plin, iako se toplina uopće ne izmjenjuje (Q = 0) i rad se ne vrši. Objasni zašto je entropija funkcija stanja kojoj nije važno kako je plin došao od V₁ do V₂.
2. Drugi zakon kaže da ukupna entropija (plin plus okolina) nikad ne može opasti za stvarni proces. Za ovo reverzibilno izotermno širenje, okolina (toplinski spremnik koji daje Q) gubi točno onoliko entropije koliko plin dobiva. Objasni zašto to ukupnu promjenu entropije čini nulom — potpis reverzibilnog procesa.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis