ఉష్ణగతిక శాస్త్రం
సమతాప వ్యాకోచం — ఎన్ట్రోపీ మార్పు
తిరిగే సమతాప వ్యాకోచం: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
సమతాప వ్యాకోచం — ఎన్ట్రోపీ మార్పు — ఇంటరాక్టివ్ ఉష్ణగతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. తిరిగే సమతాప వ్యాకోచం: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
ఎన్ట్రోపీ మార్పు
తిరిగే సమతాప వ్యాకోచం: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
ఎన్ట్రోపి మార్పు శక్తి ఎంత వ్యాపించిందో కొలుస్తుంది. తిరిగే సమతాప వ్యాకోచంలో వాయువు ఉష్ణం Q ను గ్రహిస్తున్నప్పుడు దాని ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటుంది — అదే శక్తి ఎక్కువ సూక్ష్మస్థితులతో పెద్ద ఘనపరిమాణాన్ని ఆక్రమించడంతో ఎన్ట్రోపి పెరుగుతుంది.
- ΔS = nR ln(V₂/V₁)
- ΔS = Q_rev/T
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
వాయువు సమతాపంగా, విపర్యామ్యంగా పెద్ద ఘనపరిమాణానికి వ్యాకోచిస్తుంది. దాని ఎన్ట్రోపి పెరుగుతుందా, తగ్గుతుందా, లేదా ఒక్కటే ఉంటుందా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- వాయువు విస్తరించినకొద్దీ ఎన్ట్రోపి తగ్గుతుంది.
- ప్రక్రియ విపర్యామ్యం కాబట్టి ఎన్ట్రోపి స్థిరంగా ఉంటుంది.
- ఎన్ట్రోపి పెరుగుతుంది — పెద్ద ఘనపరిమాణం వద్ద వాయువుకు ఎక్కువ సాధ్యమైన సూక్ష్మదర్శన అమరికలు ఉంటాయి.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- తుది ఘనపరిమాణం V₂ (L)
మీరు కొలిచేవి:
- మార్చబడిన ఉష్ణం Q (J)
- ఎన్ట్రోపీ మార్పు ΔS (J/K)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- entropy-isothermal ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. 1 mol ఆర్గాన్ 20 L, 300 K వద్ద ప్రారంభమవుతుంది.
- ఉష్ణ-మార్పిడి, ఎన్ట్రోపి-మార్పు రీడింగ్లను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి లక్ష్య (తుది) ఘనపరిమాణాన్ని సెట్ చేసి, మార్చబడిన ఉష్ణం, ఎన్ట్రోపి మార్పును నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
విపర్యామ్య సమతాప ప్రక్రియలో ఎన్ట్రోపి మార్పు — ΔS = Q/T
విపర్యామ్య సమతాప వ్యాకోచానికి, ఎన్ట్రోపి మార్పు స్థిర ఉష్ణోగ్రతతో భాగించబడిన మార్చబడిన ఉష్ణానికి సమానం, ఇది ఆదర్శ వాయువుకు ΔS = nR·ln(V₂/V₁) — ఎన్ట్రోపి ఘనపరిమాణ నిష్పత్తి లాగరిథమ్తో పెరుగుతుంది.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K ఉపయోగించి Q = nRT·ln(V₂/V₁) లెక్కించి, తర్వాత ΔS = Q/T (లేదా నేరుగా ΔS = nR·ln(V₂/V₁)). రెండింటినీ పట్టికతో పోల్చండి.
- ఇక్కడ ప్రతి ప్రయత్నంలోనూ ΔS ధనాత్మకమే ఎందుకు, పెద్ద వ్యాకోచం (పెద్ద V₂) పెద్ద ఎన్ట్రోపి పెరుగుదలను ఇస్తుందో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- ఈ ప్రయోగం విపర్యామ్య (అనంతంగా నెమ్మదైన) వ్యాకోచాన్ని ఊహిస్తుంది. అదే తుది ఘనపరిమాణానికి శూన్యంలోకి స్వేచ్ఛా (నియంత్రించని) వ్యాకోచం ఉష్ణం అస్సలు మార్చబడకుండా (Q = 0), పని జరగకుండా కూడా వాయువుకు సరిగ్గా అదే ΔS ను ఇస్తుంది. వాయువు V₁ నుండి V₂ కు ఎలా వెళ్ళిందని పట్టించుకోని స్థితి ప్రమేయం ఎన్ట్రోపి ఎందుకో వివరించండి.
- రెండో నియమం ప్రకారం నిజమైన ప్రక్రియకు మొత్తం ఎన్ట్రోపి (వాయువు + పరిసరాలు) ఎప్పుడూ తగ్గదు. ఈ విపర్యామ్య సమతాప వ్యాకోచానికి, పరిసరాలు (Q ను సరఫరా చేసే ఉష్ణ జలాశయం) వాయువు పొందేంత ఎన్ట్రోపినే కోల్పోతాయి. దాని వల్ల మొత్తం ఎన్ట్రోపి మార్పు సున్నా అవుతుందో — విపర్యామ్య ప్రక్రియ సంతకం అదే — వివరించండి.
- 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
- Entropy Isothermal కు స్వాగతం
- గది ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- ఘనపరిమాణ మార్పు నుండి ఎన్ట్రోపి
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.