Perubahan Entropi dalam Pengembangan Isoterma Boleh Balik

1 · Ramal

Gas mengembang secara isoterma dan boleh balik kepada isipadu lebih besar. Adakah entropinya meningkat, menurun, atau kekal sama?

• Entropi menurun apabila gas merebak keluar.
• Entropi kekal malar kerana prosesnya boleh balik.
• Entropi meningkat -- gas mempunyai lebih banyak susunan mikroskopik yang mungkin pada isipadu lebih besar.

2 · Susun

1. Buka praset entropi-isoterma dan tekan Set semula. 1 mol argon bermula pada 20 L, 300 K.
2. Aktifkan bacaan haba-ditukar dan perubahan-entropi.
3. Tetapkan isipadu sasaran (akhir) bagi setiap percubaan, dan rekod haba yang ditukar dan perubahan entropi.

3 · Kumpul Data

Plot perubahan entropi ΔS (paksi-y) melawan ln(V₂/V₁) (paksi-x) bagi tiga percubaan anda, menggunakan V₁ = 0.02 m³.

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira Q = nRT·ln(V₂/V₁) menggunakan n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, kemudian ΔS = Q/T (atau sama ada ΔS = nR·ln(V₂/V₁) terus). Bandingkan kedua-duanya dengan jadual.
2. Terangkan mengapa ΔS positif dalam setiap percubaan di sini, dan mengapa pengembangan lebih besar (V₂ lebih besar) menghasilkan peningkatan entropi lebih besar.

5 · Lanjutkan

1. Eksperimen ini menganggap pengembangan boleh balik (tak terhingga perlahan). Pengembangan bebas (tak terkawal) ke vakum kepada isipadu akhir yang sama akan menghasilkan ΔS yang tepat sama bagi gas, walaupun tiada haba ditukar langsung (Q = 0) dan tiada kerja dilakukan. Terangkan mengapa entropi ialah fungsi keadaan yang tidak peduli bagaimana gas sampai dari V₁ ke V₂.
2. Hukum kedua berkata jumlah entropi (gas tambah persekitaran) tidak pernah boleh menurun bagi proses sebenar. Bagi pengembangan isoterma boleh balik ini, persekitaran (takungan haba yang membekalkan Q) kehilangan tepat sebanyak entropi yang diperoleh gas. Terangkan mengapa itu menjadikan perubahan entropi jumlah sifar -- tanda tangan proses boleh balik.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma