Termodinamik
Tersinir Carnot çevrimi — entropi
Tersinir bir Carnot çevrimi rezervuarlarla entropi değişimi yapar — net ΔS_evren ≈ 0.
Tersinir Carnot çevrimi — entropi — etkileşimli Termodinamik simülasyonu. Tersinir bir Carnot çevrimi rezervuarlarla entropi değişimi yapar — net ΔS_evren ≈ 0. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Tersinir entropi
Tersinir bir Carnot döngüsü rezervuarlarla entropi değiş tokuşu yapar — net ΔS_univ ≈ 0.
Tamamen tersinir bir çevrimde sistemin entropisi başlangıç değerine döner, sıcak rezervuar Q_h/T_h entropi kaybederken soğuk rezervuar eşit büyüklükte Q_c/T_c kazanır. Evrenin toplam entropi değişimi sıfırdır — bu maksimum verimliliği tanımlar.
- ΔS_univ = 0 (tersinir)
- Entropi değişimi
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Sürüş sorusu
Bir Carnot motoru, bir ayağında sıcak bir rezervuarla, diğerinde ise soğuk bir rezervuarla ısı alışverişi yapar. Sıcak rezervuarın entropi kaybı, soğuk rezervuarın entropi kazancını tam olarak iptal eder mi?
Tartılacak tahminler
- Rezervuarların entropi değişiklikleri birbirini götürmez; genel olarak sıfırdan farklı bir net entropi değişimi var.
- Evet - tersinir (Carnot) bir döngü için, iki rezervuarın entropi değişiklikleri tamamen birbirini götürür ve sıfır net entropi üretimi sağlar.
- Rezervuar entropi değişiklikleri gazla değiştirilen ısıyla ilgili değildir.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Bacak numarası
Ölçtüğünüz şey:
- Isı bu bacakta değişti Q (J)
- Entropi katkısı ΔS = Q/T (J/K)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- Entropy-carnot ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Carnot döngüsüyle aynı 4 bacaklı Carnot döngüsü, 600 K ve 300 K rezervuarlar arasında çalışır.
- Bacak başına ısı okumasını etkinleştirin.
- Döngünün her ayağı için (1'den 4'e kadar), aktarılan ısıyı okuyun ve o ayağın entropi katkısını Q_leg/T_leg hesaplayın.
Yönetim denklemi
Rezervuar Entropi Dengesi — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
Her rezervuarın entropisi, kendi sabit sıcaklığında saldığı ısı için -Q/T (veya emdiği ısı için +Q/T) kadar değişir. Carnot'unki gibi tersinir bir döngü için, sıcak ve soğuk rezervuarların entropi değişiklikleri tam olarak şunu iptal eder: ΔS_net = Qout/Tc − Qin/Th = 0.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Tanım gereği bu bacaklar için Q = 0 olduğundan, bacak 2 ve 4'ün (adyabatik) sıfır entropiye katkıda bulunduğunu doğrulayın. Ayak 1'den (Th = 600 K'da) ve 3'ten (Tc = 300 K'de) sıfır olmayan katkıları toplayın.
- 1. bacak sırasında gaz tarafından emilen ısı, sıcak rezervuar tarafından salınan ısı haline gelir; 3. bacak sırasında gaz tarafından salınan ısı, soğuk rezervuar tarafından emilen ısı haline gelir. Rezervuarların tüm döngü boyunca birleşik entropi değişiminin neden sıfıra çıktığını açıklayın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Gerçek bir motorda sürtünme ve sonlu hızlı ısı transferi vardır ve her ikisi de geri döndürülemezdir. Gerçek bir çevrimin rezervuar entropi değişikliklerinin neden tam olarak iptal edilmeyeceğini ve pozitif bir net entropi üretimi sağlanamayacağını ve ikinci yasanın neden net üretimin ≥ 0 olmasını gerektirdiğini açıklayın.
- Carnot döngüsünün sıfır net entropi üretimi, buna 'tersine çevrilebilir' denmesinin nedenidir; her adımı geriye doğru çalıştırabilir ve rezervuarların durumları dahil her şeyi geri alabilirsiniz. Pozitif net entropi üretimine (sürtünme gibi) sahip bir sürecin neden bu şekilde geri alınamayacağını açıklayın.
- 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
- Hoş geldiniz: Carnot entropisi
- Seçin: hazne
- Oynat'a basın
- Tersinir bir döngüde entropi
- Denetleyiciyi açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.