प्रत्यावर्ती समतापी प्रसरणात एन्ट्रॉपी-बदल

1 · अनुमान

वायू समतापी व प्रत्यावर्तीपणे मोठ्या घनफळापर्यंत प्रसरित होतो. त्याची एन्ट्रॉपी वाढते, घसरते की तशीच राहते?

• वायू पसरत जाताना एन्ट्रॉपी घसरते.
• प्रक्रिया प्रत्यावर्ती असल्याने एन्ट्रॉपी स्थिर राहते.
• एन्ट्रॉपी वाढते — मोठ्या घनफळावर वायूला जास्त सूक्ष्म-मांडण्या शक्य असतात.

2 · मांडणी

1. एन्ट्रॉपी-आयसोथर्मल प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. 1 mol आर्गॉन 20 L, 300 K पासून सुरू.
2. उष्णता-विनिमय व एन्ट्रॉपी-बदल वाचने सुरू करा.
3. प्रत्येक फेरीसाठी लक्ष्य (अंतिम) घनफळ निश्चित करा, व विनिमय झालेली उष्णता व एन्ट्रॉपी-बदल नोंदवा.

3 · डेटा गोळा करा

V₁ = 0.02 m³ घेऊन तुमच्या तीन फेर्यांसाठी एन्ट्रॉपी-बदल ΔS (y-अक्ष) विरुद्ध ln(V₂/V₁) (x-अक्ष) काढा.

4 · विश्लेषण

1. एका फेरीसाठी n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K सह Q = nRT·ln(V₂/V₁) काढा, मग ΔS = Q/T (तेच ΔS = nR·ln(V₂/V₁) थेट). दोन्ही तक्त्याशी तुलना करा.
2. इथे प्रत्येक फेरीत ΔS धन का आहे, व मोठे प्रसरण (मोठे V₂) मोठी एन्ट्रॉपी-वाढ का देते ते स्पष्ट करा.

5 · विस्तार

1. या प्रयोगात प्रत्यावर्ती (अनंत हळू) प्रसरण गृहीत धरले आहे. निर्वातात त्याच अंतिम घनफळापर्यंत मुक्त (न हालवलेले) प्रसरण वायूसाठी नेमका तोच ΔS देईल — उष्णतेची देवाणघेवाण अजिबात न होता (Q = 0) व कार्य न होता. एन्ट्रॉपी अवस्था-फळन असून वायू V₁ पासून V₂ पर्यंत कसा पोहोचला याची त्याला पर्वा नाही — ते स्पष्ट करा.
2. दुसरा नियम म्हणतो — खऱ्या प्रक्रियेसाठी एकूण एन्ट्रॉपी (वायू + वातावरण) कधीही घसरू शकत नाही. या प्रत्यावर्ती समतापी प्रसरणासाठी, वातावरण (Q पुरवणारे उष्णता-भांडार) वायूला मिळालेल्याइतकीच एन्ट्रॉपी गमावते. त्यामुळे एकूण एन्ट्रॉपी-बदल शून्य होतो — प्रत्यावर्ती प्रक्रियेची ओळख — ते स्पष्ट करा.

या प्रयोगामागील भौतिकशास्त्र

← प्रयोगाकडे परत

138 मोफत मुद्रणयोग्य भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळा कार्यपत्रिका