విపర్యామ్య సమతాప వ్యాకోచంలో ఎన్ట్రోపి మార్పు

1 · ఊహించండి

వాయువు సమతాపంగా, విపర్యామ్యంగా పెద్ద ఘనపరిమాణానికి వ్యాకోచిస్తుంది. దాని ఎన్ట్రోపి పెరుగుతుందా, తగ్గుతుందా, లేదా ఒక్కటే ఉంటుందా?

• వాయువు విస్తరించినకొద్దీ ఎన్ట్రోపి తగ్గుతుంది.
• ప్రక్రియ విపర్యామ్యం కాబట్టి ఎన్ట్రోపి స్థిరంగా ఉంటుంది.
• ఎన్ట్రోపి పెరుగుతుంది — పెద్ద ఘనపరిమాణం వద్ద వాయువుకు ఎక్కువ సాధ్యమైన సూక్ష్మదర్శన అమరికలు ఉంటాయి.

2 · అమరిక

1. entropy-isothermal ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. 1 mol ఆర్గాన్ 20 L, 300 K వద్ద ప్రారంభమవుతుంది.
2. ఉష్ణ-మార్పిడి, ఎన్ట్రోపి-మార్పు రీడింగ్‌లను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి లక్ష్య (తుది) ఘనపరిమాణాన్ని సెట్ చేసి, మార్చబడిన ఉష్ణం, ఎన్ట్రోపి మార్పును నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

V₁ = 0.02 m³ ఉపయోగించి, మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం ln(V₂/V₁) (x-అక్షం) పై ఎన్ట్రోపి మార్పు ΔS (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి.

4 · విశ్లేషించండి

1. 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.
2. ఇక్కడ ప్రతి ప్రయత్నంలోనూ ΔS ధనాత్మకమే ఎందుకు, పెద్ద వ్యాకోచం (పెద్ద V₂) పెద్ద ఎన్ట్రోపి పెరుగుదలను ఇస్తుందో వివరించండి.

5 · విస్తరించండి

1. 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.
2. 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.

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు