Entropijos balansas per Karno ciklą

1 · Spėk

Karno variklys keičiasi šiluma su karštuoju rezervuaru per vieną koją ir su šaltuoju per kitą. Ar karštojo rezervuaro entropijos praradimas tiksliai panaikina šaltojo rezervuaro entropijos įgijimą?

• Rezervuarų entropijos pokyčiai nepanaikina vienas kito; bendrai yra nenulinis grynasis entropijos pokytis.
• Taip — grįštamajam (Karno) ciklui dviejų rezervuarų entropijos pokyčiai tiksliai vienas kitą panaikina, duodami nulinę grynają entropijos generaciją.
• Rezervuarų entropijos pokyčiai nesusiję su dujomis keista šiluma.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Entropijos balansas per Karno ciklą“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Tas pats 4 kojų Karno ciklas kaip „Karno ciklas“ veikia tarp 600 K ir 300 K rezervuarų.
2. Įjunk kojų šilumos rodmuo.
3. Kiekvienai ciklo kojai (nuo 1 iki 4) nuskaityk keistą šilumą ir apskaičiuok tos kojos entropijos indėlį Q_leg/T_leg.

3 · Rink duomenis

Sudėk savo 4 kojų entropijos indėlius. Braišyk kiekvienos kojos indėlį kaip stulpelinę diagramą, 2 ir 4 kojoms (adiabatinėms, Q = 0) rodant nulį.

4 · Analizuok

1. Patvirtink, kad 2 ir 4 kojos (adiabatinės) duoda nulinę entropiją, nes Q = 0 toms kojoms pagal apibrėžimą. Sudėk nenulinius indėlius iš 1 kojos (ties Th = 600 K) ir 3 kojos (ties Tc = 300 K).
2. Šiluma, sugerta dujų 1 kojos metu, tampa šiluma, atiduota karštojo rezervuaro; šiluma, atiduota dujų 3 kojos metu, tampa šiluma, sugerta šaltojo rezervuaro. Paaiškink, kodėl rezervuarų bendrasis entropijos pokytis per visą ciklą gaunasi nulinis.

5 · Išplėsk

1. Realiam varikliui yra trinties ir baigtinio greičio šilumos perdavimo — abu negrįštami. Paaiškink, kodėl realiojo ciklo rezervuarų entropijos pokyčiai NEPANAIKINTŲ tiksliai, duodami teigiamą grynają entropijos generaciją — ir kodėl antrasis dėsnis reikalauja, kad grynoji generacija būtų ≥ 0.
2. Karno ciklo nulinė grynoji entropijos generacija yra tai, kodėl jis vadinamas „grįštamuoju“ — galėtum vesti kiekvieną koją atgal ir atšaukti viską, įskaitant rezervuarų būsenas. Paaiškink, kodėl procesas su teigiama grynąja entropijos generacija (kaip trintis) negali būti atšauktas šiuo būdu.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai