Entropijas izmaiņa atgriezeniskā izotermiskā izplešanās

1 · Prognozē

Gāze izpletās izotermiski un atgriezeniski līdz lielākam tilpumam. Vai tās entropija palielinās, samazinās vai paliek nemainīga?

• Entropija samazinās, gāzei izkliedējoties.
• Entropija paliek nemainīga, tā kā proceso ir atgriezenisks.
• Entropija palielinās — gāzei ir vairāk iespējamo mikroskopisko izkārtojumu lielākā tilpumā.

2 · Iestati

1. Atver izotermiskās entropijas eksperimentu un nospied Atiestatīt. 1 mol argona sākas pie 20 L, 300 K.
2. Ieslēdz apmainītā siltuma un entropijas izmaiņas rādījumus.
3. Iestati mērķa (galīgo) tilpumu katram mēģinājumam un ieraksti apmainīto siltumu un entropijas izmaiņu.

3 · Vāc datus

Zīmē entropijas izmaiņu ΔS (y ass) pret ln(V₂/V₁) (x ass) saviem trim mēģinājumiem, izmantojot V₁ = 0.02 m³.

4 · Analizē

1. Vienam mēģinājumam izrēķini Q = nRT·ln(V₂/V₁) ar n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, tad ΔS = Q/T (ekvivalenti ΔS = nR·ln(V₂/V₁) tieši). Salīdzini abus ar tabulu.
2. Izskaidro, kāpēc ΔS ir pozitīvs katrā mēģinājumā šeit, un kāpēc lielāka izplešanās (lielāks V₂) rada lielāku entropijas pieaugumu.

5 · Paplašina

1. Šis eksperiments pieņem atgriezenisku (bezgalīgi lēnu) izplešanos. Brīva (nekontrolēta) izplešanās vakuumā uz to pašu galīgo tilpumu radītu tieši to pašu ΔS gāzei, kaut neviens siltums netiek apmainīts (Q = 0) un darbs netiek veikts. Izskaidro, kāpēc entropija ir stāvokļa funkcija, kurai nerūp, kā gāze nokļuva no V₁ uz V₂.
2. Otrais likums saka, ka kopējā entropija (gāze plus apkārtne) nekad nevar samazināties īstam procesam. Šai atgriezeniskajai izotermiskajai izplešanās apkārtne (siltuma rezervuārs, kas piegādā Q) zaudē tieši tik daudz entropijas, cik gāze iegūst. Izskaidro, kāpēc tas padara kopējo entropijas izmaiņu nulli — atgriezeniska procesa parakstu.

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas