Tersinir İzotermal Genişlemede Entropi Değişimi

1 · Tahmin Et

Bir gaz izotermal ve tersinir olarak genişleyerek daha büyük bir hacme ulaşır. Entropisi artıyor mu, azalıyor mu yoksa aynı mı kalıyor?

• Gaz yayıldıkça entropi azalır.
• Süreç tersinir olduğundan entropi sabit kalır.
• Entropi artar; gazın daha büyük hacimde daha olası mikroskobik düzenlemeleri vardır.

2 · Kurulum

1. Entropi-izotermal ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. 1 mol argon 20 L, 300 K'de başlar.
2. Isı değişimi ve entropi değişimi okumalarını etkinleştirin.
3. Her deneme için hedef (nihai) hacmi ayarlayın ve değiştirilen ısıyı ve entropi değişimini kaydedin.

3 · Veri Toplayın

Üç deneyiniz için entropi değişimi ΔS'yi (y ekseni) ln(V₂/V₁)'e (x ekseni) göre çizin, V₁ = 0.02 m³ kullanarak.

4 · Analiz et

1. 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.
2. Buradaki her denemede ΔS'nin neden pozitif olduğunu ve daha büyük bir genişlemenin (daha büyük V₂) neden daha büyük bir entropi artışı ürettiğini açıklayın.

5 · Uzat

1. 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.
2. 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.

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

← Deneye geri dön