Termodinamika
Siklus Carnot reversibel — entropi
Siklus Carnot reversibel bertukar entropi dengan reservoir — ΔS_univ neto ≈ 0.
Siklus Carnot reversibel — entropi — simulasi Termodinamika interaktif. Siklus Carnot reversibel bertukar entropi dengan reservoir — ΔS_univ neto ≈ 0. Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
Entropi reversibel
Sebuah siklus Carnot reversibel bertukar entropi dengan reservoir: ΔS_semesta bersih ≈ 0.
Untuk siklus yang sepenuhnya reversibel, entropi sistem kembali ke nilai awalnya, sementara reservoir panas kehilangan entropi Q_h/T_h dan reservoir dingin memperoleh Q_c/T_c dengan besaran yang sama. Perubahan entropi total alam semesta adalah nol — ini mendefinisikan efisiensi maksimum.
- ΔS_semesta = 0 (reversibel)
- Pertukaran entropi
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
Mesin Carnot menukar panas dengan reservoir panas pada satu bagian dan reservoir dingin pada bagian lainnya. Apakah hilangnya entropi reservoir panas membatalkan perolehan entropi reservoir dingin?
Prediksi untuk ditimbang
- Perubahan entropi reservoir tidak membatalkan; ada perubahan entropi bersih yang bukan nol secara keseluruhan.
- Ya — untuk siklus reversibel (Carnot), perubahan entropi kedua reservoir benar-benar dibatalkan, sehingga menghasilkan entropi bersih nol.
- Perubahan entropi reservoir tidak berhubungan dengan pertukaran panas dengan gas.
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Nomor kaki
Apa yang Anda ukur:
- Panas menukar kaki ini Q (J)
- Kontribusi entropi ΔS = Q/T (J/K)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset entropi-carnot dan tekan Reset. Siklus Carnot 4 kaki yang sama dengan siklus carnot berjalan antara reservoir 600 K dan 300 K.
- Aktifkan pembacaan panas per kaki.
- Untuk setiap bagian siklus (1 hingga 4), baca perpindahan kalor dan hitung kontribusi entropi bagian tersebut Q_leg/T_leg.
Persamaan yang mengatur
Keseimbangan Entropi Reservoir — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
Entropi setiap reservoir berubah sebesar −Q/T untuk panas yang dilepaskannya (atau +Q/T untuk panas yang diserapnya) pada suhu tetapnya. Untuk siklus reversibel seperti siklus Carnot, perubahan entropi reservoir panas dan dingin sama persis dibatalkan: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.
Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak
- Pastikan kaki 2 dan 4 (adiabatik) menyumbang entropi nol, karena Q = 0 untuk kaki tersebut menurut definisi. Jumlahkan kontribusi bukan nol dari bagian 1 (pada Th = 600 K) dan 3 (pada Tc = 300 K).
- Panas yang diserap oleh gas pada tahap 1 menjadi panas yang dilepaskan oleh reservoir panas; panas yang dilepaskan oleh gas selama tahap 3 menjadi panas yang diserap oleh reservoir dingin. Jelaskan mengapa perubahan entropi gabungan reservoir selama satu siklus penuh menghasilkan nol.
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Mesin sebenarnya mempunyai gesekan dan perpindahan panas berkecepatan terbatas, keduanya tidak dapat diubah. Jelaskan mengapa perubahan entropi reservoir siklus nyata TIDAK akan hilang secara pasti, sehingga menghasilkan entropi bersih yang positif — dan mengapa hukum kedua mengharuskan pembangkitan bersih tersebut menjadi ≥ 0.
- Generasi entropi bersih nol pada siklus Carnot adalah alasan mengapa siklus ini disebut 'reversibel' - Anda dapat menjalankan setiap langkah mundur dan membatalkan segalanya, termasuk status reservoir. Jelaskan mengapa proses dengan pembangkitan entropi bersih positif (seperti gesekan) tidak dapat dibatalkan dengan cara ini.
- 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
- Selamat datang di entropi Carnot
- Pilih ruang
- Tekan Putar
- Entropi dalam siklus reversibel
- Buka inspektur
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.