Entropijska bilanca čez Carnotov krožni proces

1 · Predvidi

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?

• 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.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev entropy-carnot in pritisni Ponastavi. Isti Carnotov krog s 4 kraki kot carnot-cycle teče med zalogovnikoma 600 K in 300 K.
2. Omogoči odčitek toplote po krakih.
3. Za vsak krak kroga (1 do 4) odčitaj izmenjano toploto in izračunaj entropijski prispevek tega kraka Q_leg/T_leg.

3 · Zberi podatke

Seštej entropijske prispevke svojih 4 krakov. Nariši prispevek vsakega kraka kot stolpični diagram, kraka 2 in 4 (adiabatna, Q = 0) kažeta nič.

4 · Analiziraj

1. 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).
2. 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.

5 · Razširi

1. 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.
2. 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.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov