열역학
등온 팽창 — 엔트로피 변화
가역 등온 팽창: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
등온 팽창 — 엔트로피 변화 — 인터랙티브 열역학 시뮬레이션. 가역 등온 팽창: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
엔트로피 변화
가역 등온 팽창: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
엔트로피 변화는 에너지가 얼마나 퍼지는지를 측정합니다. 가역 등온 팽창에서 기체는 온도를 일정하게 유지하며 열 Q를 흡수하고, 같은 에너지가 더 많은 미시상태를 가진 더 큰 부피를 차지하므로 엔트로피가 증가합니다.
- ΔS = nR ln(V₂/V₁)
- ΔS = Q_rev/T
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
가스는 등온 및 가역적으로 팽창하여 더 큰 부피로 팽창합니다. 엔트로피는 증가합니까, 감소합니까, 아니면 동일하게 유지됩니까?
검토할 예측
- 엔트로피는 기체가 퍼지면서 감소합니다.
- 과정이 가역적이므로 엔트로피는 일정하게 유지됩니다.
- 엔트로피가 증가합니다. 가스는 더 큰 부피에서 더 많은 미세한 배열을 가질 수 있습니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 최종권 V₂ (L)
측정하는 것:
- 열교환 Q (J)
- 엔트로피 변화 ΔS (J/K)
실험 진행 방법
- entropy-isothermal 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 아르곤 1mol은 20L, 300K에서 시작됩니다.
- 교환된 열량 및 엔트로피 변화 표시를 활성화하세요.
- 각 시행에 대한 목표(최종) 부피를 설정하고 교환된 열과 엔트로피 변화를 기록합니다.
지배방정식
가역 등온 과정의 엔트로피 변화 — ΔS = Q/T
가역적 등온 팽창의 경우 엔트로피 변화는 교환된 열을 일정한 온도로 나눈 것과 같습니다. 이상 기체의 경우 ΔS = nR·ln(V²/V₁)로 계산됩니다. 엔트로피는 부피 비율의 로그에 따라 증가합니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에서는 n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, ΔS = Q/T(동등하게 ΔS = nR·ln(V²/V₁) 직접)를 사용하여 Q = nRT·ln(V²/V₁)을 계산합니다. 두 가지를 모두 표와 비교해보세요.
- 여기서 ΔS가 모든 시행에서 양수인 이유와 더 큰 확장(더 큰 V2)이 더 큰 엔트로피 증가를 생성하는 이유를 설명하십시오.
실험 밖에서의 활용
- 이 실험은 가역적인(무한히 느린) 팽창을 가정합니다. 진공으로의 자유(제어되지 않은) 팽창이 같은 최종 부피에 도달한다면, 열교환이 전혀 없고(Q = 0) 일도 하지 않았음에도 기체의 ΔS는 정확히 동일할 것입니다. 엔트로피가 기체가 V₁에서 V₂로 어떻게 도달했는지에 무관한 상태함수인 이유를 설명하세요.
- 두 번째 법칙은 실제 과정에서 총 엔트로피(가스 + 주변 환경)가 결코 감소할 수 없다고 말합니다. 이러한 가역적 등온 팽창의 경우 주변(Q를 공급하는 열 저장고)은 가스가 얻는 엔트로피만큼 정확히 손실됩니다. 이것이 총 엔트로피 변화를 0으로 만드는 이유, 즉 가역적 과정의 특징을 설명하십시오.
- 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
- 등온 엔트로피에 오신 것을 환영합니다
- 챔버 선택
- 재생을 누르세요
- 부피 변화에 따른 엔트로피
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
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