Carnot Döngüsü Boyunca Entropi Dengesi

1 · Tahmin Et

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?

• 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.

2 · Kurulum

1. Entropy-carnot ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Carnot döngüsüyle aynı 4 bacaklı Carnot döngüsü, 600 K ve 300 K rezervuarlar arasında çalışır.
2. Bacak başına ısı okumasını etkinleştirin.
3. Döngünün her ayağı için (1'den 4'e kadar), aktarılan ısıyı okuyun ve o ayağın entropi katkısını Q_leg/T_leg hesaplayın.

3 · Veri Toplayın

4 ayağınızın entropi katkılarını toplayın. Her bir ayağın katkısını, 2. ve 4. bacaklar (adyabatik, Q = 0) sıfırı gösterecek şekilde bir çubuk grafik olarak çizin.

4 · Analiz et

1. 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.
2. 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.

5 · Uzat

1. Gerçek bir çevrimin rezervuar entropi değişikliklerinin neden tam olarak birbirini götürmeyeceğini ve pozitif bir net entropi üretimi doğuracağını, ikinci yasanın da bu net üretimin ≥ 0 olmasını neden gerektirdiğini açıklayın.
2. 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.

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

← Deneye geri dön

138 Ücretsiz Yazdırılabilir Fizik Laboratuvarı Çalışma Kağıdı