Sprememba entropije v reverzibilni izotermni ekspanziji

1 · Predvidi

Plin se izotermno in reverzibilno širi na večjo prostornino. Ali njegova entropija naraste, pade ali ostane enaka?

• Entropija pade, ko se plin razširi.
• Entropija ostane konstantna, ker je proces reverzibilen.
• Entropija naraste — plin ima več možnih mikroskopskih razporeditev pri večji prostornini.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev entropy-isothermal in pritisni Ponastavi. 1 mol argona začne pri 20 L, 300 K.
2. Omogoči odčitka izmenjane toplote in spremembe entropije.
3. Nastavi ciljno (končno) prostornino za vsak poskus in zabeleži izmenjano toploto in spremembo entropije.

3 · Zberi podatke

Nariši spremembo entropije ΔS (os y) proti ln(V₂/V₁) (os x) za svoje tri poskuse, z V₁ = 0,02 m³.

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj Q = nRT·ln(V₂/V₁) z n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, nato ΔS = Q/T (enakovredno ΔS = nR·ln(V₂/V₁) neposredno). Primerjaj oba s tabelo.
2. Razloži, zakaj je ΔS pozitiven v vsakem poskusu tu in zakaj večja ekspanzija (večji V₂) proizvede večji prirastek entropije.

5 · Razširi

1. Ta poskus privzema reverzibilno (neskončno počasno) ekspanzijo. Prosta (nenadzorovana) ekspanzija v vakuum na isto končno prostornino bi proizvedela natanko isti ΔS za plin, čeprav se nobena toplota ne izmenja (Q = 0) in nobeno delo ne opravi. Razloži, zakaj je entropija funkcija stanja, ki jo ne zanima, kako je plin prišel od V₁ do V₂.
2. Drugi zakon pravi, da skupna entropija (plin plus okolica) nikoli ne more pasti za pravi proces. Za to reverzibilno izotermno ekspanzijo okolica (toplotni zalogovnik, ki daje Q) izgubi točno toliko entropije, kot plin pridobi. Razloži, zakaj to naredi skupno spremembo entropije nič — podpis reverzibilnega procesa.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov