Termodinamik
İzotermal genleşme — entropi değişimi
Tersinir izotermal genleşme: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
İzotermal genleşme — entropi değişimi — etkileşimli Termodinamik simülasyonu. Tersinir izotermal genleşme: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Entropi değişimi
Tersinir izotermal genleşme: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Entropi değişimi, enerjinin ne kadar yayıldığını ölçer. Tersinir izotermal genleşmede, gaz sıcaklığı sabit kalırken Q ısısını emer ve aynı enerji daha fazla mikro duruma sahip daha büyük bir hacim kapladığı için entropi artar.
- ΔS = nR ln(V₂/V₁)
- ΔS = Q_rev/T
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 gaz izotermal ve tersinir olarak genişleyerek daha büyük bir hacme ulaşır. Entropisi artıyor mu, azalıyor mu yoksa aynı mı kalıyor?
Tartılacak tahminler
- Gaz yayıldıkça entropi azalır.
- Süreç tersinir olduğundan entropi sabit kalır.
- Entropi artar; gazın daha büyük hacimde daha olası mikroskobik düzenlemeleri vardır.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Son hacim V₂ (L)
Ölçtüğünüz şey:
- Isı alışverişi Q (J)
- Entropi değişimi ΔS (J/K)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- Entropi-izotermal ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. 1 mol argon 20 L, 300 K'de başlar.
- Isı değişimi ve entropi değişimi okumalarını etkinleştirin.
- Her deneme için hedef (nihai) hacmi ayarlayın ve değiştirilen ısıyı ve entropi değişimini kaydedin.
Yönetim denklemi
Tersinir İzotermal Süreçte Entropi Değişimi — ΔS = Q/T
Tersine çevrilebilir bir izotermal genleşme için, entropi değişimi, ısı değişiminin sabit sıcaklığa bölünmesine eşittir; bu, ideal bir gaz için ΔS = nR·ln(V₂/V₁) sonucunu verir; entropi, hacim oranının logaritmasıyla artar.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Bir deneme için, n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K kullanarak Q = nRT·ln(V₂/V₁)'yi hesaplayın, ardından ΔS = Q/T (doğrudan ΔS = nR·ln(V₂/V₁) ile eşdeğerdir). Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
- Buradaki her denemede ΔS'nin neden pozitif olduğunu ve daha büyük bir genişlemenin (daha büyük V₂) neden daha büyük bir entropi artışı ürettiğini açıklayın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Bu deney tersinir (sonsuz derecede yavaş) bir genişlemeyi varsayar. Vakumda aynı son hacme kadar serbest (kontrolsüz) genleşme, hiçbir ısı alışverişi olmamasına (Q = 0) ve hiçbir iş yapılmamasına rağmen, gaz için tam olarak aynı ΔS'yi üretecektir. Entropinin neden gazın V₁'den V₂'ye nasıl geldiğini umursamayan bir durum fonksiyonu olduğunu açıklayın.
- İkinci yasa, gerçek bir süreç için toplam entropinin (gaz artı çevre) asla azalamayacağını söylüyor. Bu tersinir izotermal genleşme için, çevre (Q'yu besleyen ısı rezervuarı) tam olarak gazın kazandığı kadar entropi kaybeder. Bunun neden toplam entropi değişimini sıfır yaptığını açıklayın; bu, tersine çevrilebilir bir sürecin işaretidir.
- 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: izotermal entropi
- Seçin: hazne
- Oynat'a basın
- Hacim değişiminden entropi
- Denetleyiciyi açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.