Entropijas bilance pāri Karno ciklam

1 · Prognozē

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?

• 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.

2 · Iestati

1. 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.
2. Ieslēdz siltuma rādījumu pa posmiem.
3. Katram cikla posmam (1 līdz 4) nolasi apmainīto siltumu un izrēķini posma entropijas devumu Q_leg/T_leg.

3 · Vāc datus

Saskaiti savu 4 posmu entropijas devumus. Zīmē katra posma devumu kā stabiņu diagrammu, ar 2. un 4. posmu (adiabātiskajiem, Q = 0) rādot nulli.

4 · Analizē

1. 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).
2. 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.

5 · Paplašina

1. 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.
2. 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.

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas