Termodinamica
Ciclo di Carnot reversibile — entropia
Un ciclo di Carnot reversibile scambia entropia con i serbatoi — ΔS_univ netto ≈ 0.
Ciclo di Carnot reversibile — entropia — simulazione interattiva (Termodinamica). Un ciclo di Carnot reversibile scambia entropia con i serbatoi — ΔS_univ netto ≈ 0. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.
Entropia reversibile
Un ciclo di Carnot reversibile scambia entropia con i serbatoi — ΔS_univ netto ≈ 0.
In un ciclo reversibile completo l'entropia del sistema torna al valore iniziale, mentre il serbatoio caldo perde Q_h/T_h e il freddo guadagna Q_c/T_c a parità di modulo. La variazione totale d'entropia dell'universo è zero: la definizione di rendimento massimo.
- ΔS_univ = 0 (reversibile)
- Scambio di entropia
Sintesi dell'indagine
Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio
La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.
Domanda guida
Una macchina di Carnot scambia calore col serbatoio caldo su un ramo e col freddo su un altro. La perdita d'entropia del serbatoio caldo annulla esattamente il guadagno di quello freddo?
Previsioni da valutare
- Le variazioni dei serbatoi non si annullano: c'è una generazione netta non nulla.
- Sì: in un ciclo (Carnot) reversibile le variazioni d'entropia dei serbatoi si annullano, generazione netta zero.
- Le variazioni d'entropia dei serbatoi non si legano al calore scambiato col gas.
Ruoli delle variabili
Cosa imposti tu:
- Numero del ramo
Cosa misuri:
- Calore scambiato su questo ramo Q (J)
- Contributo di entropia ΔS = Q/T (J/K)
Come si svolge l'indagine
- Apri il preset entropia di Carnot e premi Reimposta. Lo stesso ciclo a 4 rami di carnot-cycle gira tra serbatoi a 600 K e 300 K.
- Attiva la lettura del calore per ramo.
- Per ogni ramo (da 1 a 4), leggi il calore scambiato e calcola il contributo d'entropia Q_leg/T_leg.
Equazione che governa
Bilancio d'entropia dei serbatoi — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
L'entropia di ciascun serbatoio cambia di −Q/T per il calore che cede (o +Q/T per quello che assorbe) alla sua temperatura fissa. Per un ciclo reversibile come quello di Carnot, le variazioni di entropia dei serbatoi caldo e freddo si annullano esattamente: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.
Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti
- Verifica che i rami 2 e 4 (adiabatici) contribuiscano entropia zero, poiché per quei rami Q = 0 per definizione. Somma i contributi non nulli dei rami 1 (a Th = 600 K) e 3 (a Tc = 300 K).
- Il calore assorbito dal gas nel ramo 1 è il calore rilasciato dal serbatoio caldo; quello rilasciato dal gas nel ramo 3 è l'assorbimento del serbatoio freddo. Spiega perché la variazione combinata dei serbatoi sul ciclo completo risulta zero.
Dove si ritrova fuori dal laboratorio
- Una macchina reale ha attrito e trasferimento a velocità finita, entrambi irreversibili. Spiega perché le variazioni d'entropia dei serbatoi di un ciclo reale NON si annullano — generazione netta positiva — e perché il secondo principio impone che sia ≥ 0.
- La generazione netta nulla del ciclo di Carnot è il perché si chiama «reversibile»: potresti girare ogni ramo al contrario e annullare tutto, stati dei serbatoi inclusi. Spiega perché un processo con generazione netta positiva (come l'attrito) non si può annullare così.
- 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
- Benvenuto all'entropia di Carnot
- Seleziona la camera
- Premi Play
- Entropia in un ciclo reversibile
- Apri il pannello Proprietà
- Ce l'hai fatta!
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