Termodinamika
Reverzibilni Carnotov krožni proces — entropija
Reverzibilni Carnotov krožni proces izmenjuje entropijo z zalogovniki — neto ΔS_univ ≈ 0.
Reverzibilni Carnotov krožni proces — entropija — interaktivna simulacija Termodinamika. Reverzibilni Carnotov krožni proces izmenjuje entropijo z zalogovniki — neto ΔS_univ ≈ 0. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Reverzibilna entropija
Reverzibilni Carnotov krožni proces izmenjuje entropijo z zalogovniki — neto ΔS_univ ≈ 0.
Za popoln reverzibilni krožni proces se entropija sistema vrne na začetno vrednost, toplo zalogovnik izgubi entropijo Q_h/T_h, hladni pa pridobi Q_c/T_c z enako velikostjo. Skupna sprememba entropije vesolja je nič — to določa največji izkoristek.
- ΔS_univ = 0 (reverzibilno)
- Izmenjava entropije
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Carnotov stroj izmenjuje toploto s toplim zalogovnikom med enim krakom in s hladnim med drugim. Ali izguba entropije toplega zalogovnika točno prekliče prirastek entropije hladnega?
Predvidevanja za pretehtanje
- Spremembe entropije zalogovnikov se ne izničita; obstaja nenična neto sprememba entropije.
- Da — za reverzibilni (Carnotov) krog se spremembi entropije obeh zalogovnikov točno izničita in neto produkcija entropije je nič.
- Spremembe entropije zalogovnikov niso povezane s toploto, izmenjano s plinom.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Številka kraka
Kaj izmeriš:
- Izmenjana toplota v tem kraku Q (J)
- Entropijski prispevek ΔS = Q/T (J/K)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev entropy-carnot in pritisni Ponastavi. Isti Carnotov krog s 4 kraki kot carnot-cycle teče med zalogovnikoma 600 K in 300 K.
- Omogoči odčitek toplote po krakih.
- Za vsak krak kroga (1 do 4) odčitaj izmenjano toploto in izračunaj entropijski prispevek tega kraka Q_leg/T_leg.
Vodilna enačba
Entropijska bilanca zalogovnikov — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
Entropija vsakega zalogovnika se spremeni za −Q/T za toploto, ki jo sprosti (ali +Q/T za toploto, ki jo vpije), pri svoji fiksni temperaturi. Za reverzibilni krog, kot je Carnotov, se spremembi entropije toplega in hladnega zalogovnika točno izničita: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Potrdi, da kraka 2 in 4 (adiabatna) prispevata nič entropije, ker je Q = 0 za te krake po definiciji. Seštej nenična prispevka iz krakov 1 (pri Th = 600 K) in 3 (pri Tc = 300 K).
- Toplota, ki jo plin vpije med krakom 1, postane toplota, ki jo je sprostil topel zalogovnik; toplota, ki jo plin sprosti med krakom 3, postane toplota, ki jo je vpijal hladen zalogovnik. Razloži, zakaj skupna sprememba entropije zalogovnikov čez cel krog izide nič.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Pravi stroj ima trenje in prenos toplote s končno hitrostjo, oboje nevratno. Razloži, zakaj se spremembe entropije zalogovnikov pravega kroga NE bi izničile točno, s pozitivno neto produkcijo entropije — in zakaj drugi zakon zahteva, da je neto produkcija ≥ 0.
- Ničelna neto produkcija entropije Carnotovega kroga je razlog, da se imenuje „reverzibilen“ — vsak krak bi lahko pognal nazaj in razveljavil vse, vključno s stanji zalogovnikov. Razloži, zakaj proces s pozitivno neto produkcijo entropije (kot trenje) ne more biti razveljavljen tako.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Dobrodošli pri Carnotovi entropiji
- Izberi komoro
- Pritisni Predvajaj
- Entropija v reverzibilnem krožnem procesu
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →