Variația de entropie într-o destindere izotermă reversibilă

1 · Prezice

Un gaz se destinde izoterm și reversibil spre un volum mai mare. Crește entropia lui, scade sau rămâne aceeași?

• Entropia scade pe măsură ce gazul se răspândește.
• Entropia rămâne constantă, pentru că procesul este reversibil.
• Entropia crește — gazul are mai multe aranjamente microscopice posibile la volum mai mare.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea entropy-isothermal și apasă Resetează. 1 mol de argon pornește la 20 L, 300 K.
2. Activează citirile căldurii schimbate și variației de entropie.
3. Setează volumul țintă (final) pentru fiecare încercare și înregistrează căldura schimbată și variația de entropie.

3 · Colectează date

Plotează variația de entropie ΔS (axa y) în funcție de ln(V₂/V₁) (axa x) pentru cele trei încercări, folosind V₁ = 0.02 m³.

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează Q = nRT·ln(V₂/V₁) folosind n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, apoi ΔS = Q/T (echivalent ΔS = nR·ln(V₂/V₁) direct). Compară ambele cu tabelul.
2. Explică de ce ΔS este pozitiv în fiecare încercare de aici și de ce o destindere mai mare (V₂ mai mare) produce o creștere de entropie mai mare.

5 · Extinde

1. Acest experiment presupune o destindere reversibilă (infinit de lentă). O destindere liberă (necontrolată) în vid, spre același volum final, ar produce exact același ΔS pentru gaz, deși nu se face niciun schimb de căldură (Q = 0) și niciun lucru mecanic. Explică de ce entropia este o funcție de stare căreia nu-i pasă cum a ajuns gazul de la V₁ la V₂.
2. A doua lege spune că entropia totală (gaz plus mediu) nu poate scădea niciodată pentru un proces real. Pentru această destindere izotermă reversibilă, mediul (rezervorul termic care furnizează Q) pierde exact cât câștigă gazul. Explică de ce asta face variația totală de entropie zero — semnătura unui proces reversibil.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit