Termodinamika
Izoterm tágulás — entrópiaváltozás
Megfordítható izoterm tágítás: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Izoterm tágulás — entrópiaváltozás — interaktív Termodinamika szimuláció. Megfordítható izoterm tágítás: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Entrópiaváltozás
Megfordítható izoterm tágítás: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Az entrópiaváltozás méri, mennyire válik elszórttá az energia. Megfordítható izoterm tágításban a gáz Q hőt vesz fel állandó hőmérsékleten, és az entrópia nő, mert ugyanaz az energia nagyobb térfogatot foglal el, több mikroállapottal.
- ΔS = nR ln(V₂/V₁)
- ΔS = Q_rev/T
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 gáz izotermán és reverzibilisen nagyobb térfogatra tágul. Az entrópiája nő, csökken, vagy ugyanaz marad?
Mérlegelendő jóslatok
- Az entrópia csökken, ahogy a gáz szétterül.
- Az entrópia állandó marad, mert a folyamat reverzibilis.
- Az entrópia nő — a gáznak több lehetséges mikroszkopikus elrendezése van nagyobb térfogaton.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Végtérfogat V₂ (L)
Amit mérsz:
- Cserélt hő Q (J)
- Entrópiaváltozás ΔS (J/K)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg az entropy-isothermal előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. 1 mól argon indul 20 L-nél, 300 K-on.
- Engedélyezd a cserélt hő és entrópiaváltozás kijelzőket.
- Állítsd be a cél (vég) térfogatot minden mérésnél, és rögzítsd a cserélt hőt és az entrópiaváltozást.
Vezéregyenlet
Entrópiaváltozás reverzibilis izoterm folyamatban — ΔS = Q/T
Reverzibilis izoterm tágulásnál az entrópiaváltozás egyenlő a cserélt hő és az állandó hőmérséklet hányadosával, ami ideális gáznál ΔS = nR·ln(V₂/V₁)-t ad — az entrópia a térfogatarány logaritmusával nő.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a Q = nRT·ln(V₂/V₁)-t n = 1 mól, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K használatával, majd ΔS = Q/T (egyenértékűen közvetlenül ΔS = nR·ln(V₂/V₁)). Hasonlítsd mindkettőt a táblázathoz.
- Magyarázd meg, miért pozitív a ΔS minden ittani mérésben, és miért ad nagyobb tágulás (nagyobb V₂) nagyobb entrópiaszaporulatot.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Ez a kísérlet reverzibilis (végtelen lassú) tágulást tételez fel. Egy szabad (kontrollálatlan) tágulás vákuumba ugyanarra a végtérfogatra pontosan ugyanazt a ΔS-t adná a gáznak, noha egyáltalán nincs hőcsere (Q = 0), és nincs végzett munka sem. Magyarázd meg, miért állapotfüggvény az entrópia, amely nem törődik vele, hogyan jutott el a gáz V₁-ből V₂-be.
- A második főtétel szerint a teljes entrópia (gáz plusz környezet) valódi folyamatban soha nem csökkenhet. Ehhez a reverzibilis izoterm táguláshoz a környezet (a Q hőt szolgáltató hőtartály) pontosan annyi entrópiát veszít, amennyit a gáz nyer. Magyarázd meg, miért teszi ez a teljes entrópiaváltozást nullává — a reverzibilis folyamat aláírásává.
- 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 az Izoterm entrópiánál
- Válaszd ki a kamrát
- Nyomd meg az Indítást
- Entrópia a térfogatváltozásból
- 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.