Termodinamika
Izoterminis plėtimasis — entropijos pokytis
Grįžtamasis izoterminis plėtimasis: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Izoterminis plėtimasis — entropijos pokytis — interaktyvi Termodinamika simuliacija. Grįžtamasis izoterminis plėtimasis: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Entropijos pokytis
Grįžtamasis izoterminis plėtimasis: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Entropijos pokytis matuoja, kaip energija išsisklaidžia. Grįžtamajame izoterminiame plėtime dujos sugeria šilumą Q temperatūrai išliekant fiksuotai, o entropija kyla, nes ta pati energija užima didesnį tūrį su daugiau mikrobūsenų.
- ΔS = nR ln(V₂/V₁)
- ΔS = Q_rev/T
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Dujos plečiasi izoterminiškai ir grįstamai iki didesnio tūrio. Ar jų entropija didėja, mažėja ar lieka ta pati?
Svarstytini spėjimai
- Entropija mažėja dujoms skirstantis.
- Entropija lieka pastovi, nes procesas grįštamasis.
- Entropija didėja — dujos turi daugiau įmanomų mikroskopinių išdėstymų didesniame tūryje.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Galutinis tūris V₂ (L)
Ką tu matauji:
- Keista šiluma Q (J)
- Entropijos pokytis ΔS (J/K)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Entropijos pokytis grįžmamajame izoterminiame plėtime“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. 1 mol argono pradeda ties 20 L, 300 K.
- Įjunk keistos šilumos ir entropijos pokyčio rodmenis.
- Nustatyk taikinį (galutinį) tūrį kiekvienam bandymui ir užsirašyk keistą šilumą bei entropijos pokytį.
Valdančioji lygtis
Entropijos pokytis grįšmamajame izoterminiame procese — ΔS = Q/T
Grįšmamajam izoterminiam plėtimuisi entropijos pokytis lygus keistai šilumai, padalytai iš pastoviosios temperatūros, kas idealiosioms dujoms duoda ΔS = nR·ln(V₂/V₁) — entropija auga su tūrių santykio logaritmu.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok Q = nRT·ln(V₂/V₁) naudodamas n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, tada ΔS = Q/T (lygiavertis ΔS = nR·ln(V₂/V₁) tiesiogiai). Palygink abu su lentele.
- Paaiškink, kodėl ΔS yra teigiamas kiekviename bandyme čia ir kodėl didesnis plėtimasis (didesnis V₂) duoda didesnį entropijos padidėjimą.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Šis eksperimentas tarią grįštamąjį (begalo lėtą) plėtimąsi. Laisvas (nevaldomas) plėtimasis į vakuumą iki to paties galutinio tūrio duotų tiksliai tą patį ΔS dujoms, nors šiluma apskritai nesikeičia (Q = 0) ir darbas neatliekamas. Paaiškink, kodėl entropija yra būsenos funkcija, kuriai nerūpi, kaip dujos atėjo nuo V₁ iki V₂.
- Antrasis dėsnis sako, kad bendroji entropija (dujos plius aplinka) niekada negali mažėti realiam procese. Šiam grįškamajam izoterminiam plėtimuisi aplinka (šilumos rezervuaras, tiekiantis Q) praranda tiek pat entropijos, kiek dujos įgauna. Paaiškink, kodėl tai daro bendrąjį entropijos pokytį nulinį — grįštamojo proceso parašą.
- 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
- Sveiki atvykę prie izoterminės entropijos
- Pasirink kamerą
- Spausk Leisti
- Entropija iš tūrio pokyčio
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →