Termodinamika
Visszafordítható Carnot-körfolyamat — entrópia
A megfordítható Carnot-kör entrópiát cserél a tartályokkal — nettó ΔS_univ ≈ 0.
Visszafordítható Carnot-körfolyamat — entrópia — interaktív Termodinamika szimuláció. A megfordítható Carnot-kör entrópiát cserél a tartályokkal — nettó ΔS_univ ≈ 0. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Visszafordítható entrópia
A megfordítható Carnot-kör entrópiát cserél a tartályokkal — nettó ΔS_univ ≈ 0.
Teljes megfordítható körben a rendszer entrópiája visszatér a kezdeti értékére, miközben a meleg tartály Q_h/T_h entrópiát veszít, és a hideg Q_c/T_c-t nyer, azonos nagyságban. Az univerzum teljes entrópiaváltozása nulla — ez határozza meg a maximális hatásfokot.
- ΔS_univ = 0 (megfordítható)
- Entrópia-csere
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Egy Carnot-gép az egyik szakaszán a forró, a másikon a hideg hőtartállyal cserél hőt. A forró hőtartály entrópiavesztesége pontosan kioltja-e a hideg hőtartály entróbianyarát?
Mérlegelendő jóslatok
- A hőtartályok entrópiaváltozásai nem oltják ki egymást; nem nulla nettó entrópiaváltozás van összességében.
- Igen — reverzibilis (Carnot) körfolyamatnál a két hőtartály entrópiaváltozásai pontosan kioltják egymást, nulla nettó entrópiatermeléssel.
- A hőtartályok entrópiaváltozásai nem kapcsolódnak a gázzal cserélt hőhöz.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Szakasz száma
Amit mérsz:
- Cserélt hő ezen a szakaszon Q (J)
- Entrópia-hozzájárulás ΔS = Q/T (J/K)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg az entropy-carnot előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Ugyanaz a 4 szakaszos Carnot-körfolyamat fut, mint a carnot-cycle-nál, 600 K és 300 K hőtartályok között.
- Engedélyezd a szakaszonkénti hő-kijelzőt.
- A körfolyamat minden szakaszánál (1-től 4-ig) olvasd le a cserélt hőt, és számítsd ki a szakasz Q_leg/T_leg entrópia-hozzájárulását.
Vezéregyenlet
Tárolók entrópia-mérlege — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
Minden hőtartály entrópiája −Q/T-vel változik az általa kibocsátott hőre (vagy +Q/T-vel a felvett hőre) a saját rögzített hőmérsékletén. Reverzibilis körfolyamatnál, mint a Carnot-, a forró és hideg hőtartályok entrópiaváltozásai pontosan kioltják egymást: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Erősítsd meg, hogy a 2. és 4. szakasz (adiabatikus) nulla entrópiát ad, mert ezeknél definíció szerint Q = 0. Sumázd az 1. (Th = 600 K-nál) és 3. (Tc = 300 K-nál) szakaszok nullától eltérő hozzájárulásait.
- Az 1. szakaszon a gáz által felvett hő a forró hőtartály által kibocsátott hővé válik; a 3. szakaszon a gáz által kibocsátott hő a hideg hőtartály által felvett hővé. Magyarázd meg, miért ad nullát a hőtartályok együttes entrópiaváltozása a teljes körfolyamaton.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Egy valódi gépnek van súrlódása és véges sebességű hőátvitele, mindkettő visszafordíthatatlan. Magyarázd meg, miért NEM oltanák ki pontosan egy valódi körfolyamat hőtartály-entrópiaváltozásai, hanem pozitív nettó entrópiatermelést adnának — és miért követeli meg a második főtétel, hogy ez a nettó termelés ≥ 0 legyen.
- A Carnot-körfolyamat nulla nettó entrópiatermelése miatt hívják „reverzibilisnek” — minden szakaszt visszafelé futtathatnál, és mindent visszacsinálhatnál, a hőtartályok állapotát is beleértve. Magyarázd meg, miért nem lehet így visszacsinálni egy pozitív nettó entrópiatermelésű folyamatot (mint a súrlódás).
- 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
- Üdv a Carnot-entrópiánál
- Válaszd ki a kamrát
- Nyomd meg az Indítást
- Entrópia megfordítható körben
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.