Termodinamika
Atgriezenisks Karno cikls — entropija
Atgriezenisks Karno cikls apmainās ar entropiju ar rezervuāriem — neto ΔS_univ ≈ 0.
Atgriezenisks Karno cikls — entropija — interaktīva Termodinamika simulācija. Atgriezenisks Karno cikls apmainās ar entropiju ar rezervuāriem — neto ΔS_univ ≈ 0. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Atgriezeniskā entropija
Atgriezenisks Karno cikls apmainās ar entropiju ar rezervuāriem — neto ΔS_univ ≈ 0.
Pilnam atgriezeniskam ciklam sistēmas entropija atgriežas sākuma vērtībā, kamēr karstais rezervuārs zaudē entropiju Q_h/T_h un aukstais iegūst Q_c/T_c vienādā lielumā. Visuma kopējā entropijas izmaiņa ir nulle — tas nosaka maksimālo lietderību.
- ΔS_univ = 0 (atgriezenisks)
- Entropijas apmaiņa
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Karno dzinējs apmaina siltumu ar karsto rezervuāru viena posma laikā un auksto rezervuāru cita posma laikā. Vai karstā rezervuāra entropijas zaudējums tieši anulē aukstā rezervuāra entropijas ieguvumu?
Prognozes, ko svērt
- Rezervuāru entropijas izmaiņas neanulējas; ir nenulles neto entropijas izmaiņa kopumā.
- Jā — atgriezeniskam (Karno) ciklam abu rezervuāru entropijas izmaiņas tieši anulējas, dodot nulles neto entropijas ražošanu.
- Rezervuāru entropijas izmaiņas nav saistītas ar siltumu, kas apmainīts ar gāzi.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Posma numurs
Ko tu mēri:
- Apmainītais siltums šajā posmā Q (J)
- Entropijas devums ΔS = Q/T (J/K)
Kā izpēte norit
- Atver Karno entropijas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Tas pats 4 posmu Karno cikls kā Karno cikla eksperimentā darbojas starp 600 K un 300 K rezervuāriem.
- Ieslēdz siltuma rādījumu pa posmiem.
- Katram cikla posmam (1 līdz 4) nolasi apmainīto siltumu un izrēķini posma entropijas devumu Q_leg/T_leg.
Noteicošais vienādojums
Rezervuāru entropijas bilance — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
Katra rezervuāra entropija mainās par −Q/T par siltumu, ko tā atbrīvo (vai +Q/T par siltumu, ko tā uzņem) pie savas fiksētās temperatūras. Atgriezeniskam ciklam kā Karno ciklam karstā un aukstā rezervuāru entropijas izmaiņas tieši anulējas: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Apstiprini, ka 2. un 4. posms (adiabātiskie) dod nulles entropiju, jo Q = 0 šiem posmiem pēc definīcijas. Saskaiti nenulles devumus no 1. posma (pie Th = 600 K) un 3. posma (pie Tc = 300 K).
- Siltums, ko gāze uzņem 1. posma laikā, kļūst par siltumu, ko atbrīvo karstais rezervuārs; siltums, ko atbrīvo gāze 3. posma laikā, kļūst par siltumu, ko uzņem aukstais rezervuārs. Izskaidro, kāpēc rezervuāru kopējā entropijas izmaiņa pāri pilnam ciklam iznāk nulle.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Īstam dzinējam ir berze un galīga ātruma siltuma pārnese, abas neatgriezeniskas. Izskaidro, kāpēc īsta cikla rezervuāru entropijas izmaiņas NEanulētos precīzi, dodot pozitīvu neto entropijas ražošanu — un kāpēc otrais likums prasa, lai neto ražošana ir ≥ 0.
- Karno cikla nulles neto entropijas ražošana ir iemesls, kāpēc to sauc par „atgriezenisku” — tu varētu darbināt katru posmu atpakaļgaitā un atsaukt visu, ieskaitot rezervuāru stāvokļus. Izskaidro, kāpēc process ar pozitīvu neto entropijas ražošanu (kā berze) nevar tikt atsaukts šādi.
- 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
- Sveicināts Karno entropijas eksperimentā
- Atlasīts kameru
- Nospied „Atskaņot”
- Entropija atgriezeniskā ciklā
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →