Imbangan Entropi Merentasi Satu Kitaran Carnot

1 · Ramal

Enjin Carnot bertukar haba dengan satu takungan panas semasa satu kaki dan satu takungan sejuk semasa kaki lain. Adakah kerugian entropi takungan panas tepat membatalkan penambahan entropi takungan sejuk?

• Perubahan entropi takungan tidak saling meniadakan; ada perubahan entropi bersih bukan sifar keseluruhan.
• Ya -- bagi kitaran boleh balik (Carnot), perubahan entropi kedua-dua takungan tepat saling meniadakan, memberi sifar penjanaan entropi bersih.
• Perubahan entropi takungan tidak berkait dengan haba yang ditukar dengan gas.

2 · Susun

1. Buka praset entropi-carnot dan tekan Set semula. Kitaran Carnot 4-kaki yang sama seperti kitaran-carnot berjalan antara takungan 600 K dan 300 K.
2. Aktifkan bacaan haba-per-kaki.
3. Bagi setiap kaki kitaran (1 hingga 4), baca haba yang ditukar dan kira sumbangan entropi kaki itu Q_leg/T_leg.

3 · Kumpul Data

Jumlahkan sumbangan entropi 4 kaki anda. Plot sumbangan setiap kaki sebagai carta bar, dengan kaki 2 dan 4 (adiabatik, Q = 0) menunjukkan sifar.

4 · Analisis

1. Sahkan kaki 2 dan 4 (adiabatik) menyumbang entropi sifar, kerana Q = 0 bagi kaki itu mengikut takrifan. Jumlahkan sumbangan bukan sifar daripada kaki 1 (pada Th = 600 K) dan 3 (pada Tc = 300 K).
2. Haba yang diserap oleh gas semasa kaki 1 menjadi haba yang dilepaskan oleh takungan panas; haba yang dilepaskan oleh gas semasa kaki 3 menjadi haba yang diserap oleh takungan sejuk. Terangkan mengapa perubahan entropi gabungan takungan sepanjang kitaran penuh keluar sifar.

5 · Lanjutkan

1. Enjin sebenar mempunyai geseran dan pemindahan haba berkelajuan-terhingga, kedua-duanya tak boleh balik. Terangkan mengapa perubahan entropi takungan kitaran sebenar TIDAK saling meniadakan dengan tepat, memberi penjanaan entropi bersih positif -- dan mengapa hukum kedua mewajibkan penjanaan bersih itu ≥ 0.
2. Penjanaan entropi bersih sifar kitaran Carnot ialah sebab ia dipanggil 'boleh balik' -- anda boleh menjalankan setiap kaki songsang dan membatalkan segalanya, termasuk keadaan takungan. Terangkan mengapa proses dengan penjanaan entropi bersih positif (seperti geseran) tidak boleh dibatalkan dengan cara ini.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma