Nhiệt động lực học
Giãn nở đẳng nhiệt — thay đổi entropy
Giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Giãn nở đẳng nhiệt — thay đổi entropy — mô phỏng Nhiệt động lực học tương tác. Giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.
Thay đổi entropy
Giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch: ΔS = nR ln(V₂/V₁) = Q/T.
Thay đổi entropy đo lường mức độ năng lượng trở nên phân tán. Trong giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch, khí hấp thụ nhiệt Q trong khi nhiệt độ vẫn không đổi, và entropy tăng vì cùng một năng lượng chiếm thể tích lớn hơn với nhiều vi trạng thái hơn.
- ΔS = nR ln(V₂/V₁)
- ΔS = Q_rev/T
Tóm tắt điều tra
Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm
Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.
Câu hỏi lái xe
Chất khí dãn nở đẳng nhiệt và thuận nghịch đến thể tích lớn hơn. Entropy của nó tăng, giảm hay giữ nguyên?
Dự đoán cân nặng
- Entropy giảm khi khí lan ra.
- Entropy không đổi vì quá trình này có thể đảo ngược.
- Entropy tăng - khí có nhiều cách sắp xếp vi mô hơn ở thể tích lớn hơn.
Vai trò thay đổi
Những gì bạn đặt:
- Tập cuối cùng V₂ (L)
Những gì bạn đo lường:
- Trao đổi nhiệt Q (J)
- Sự thay đổi entropy ∆S (J/K)
Cuộc điều tra diễn ra như thế nào
- Mở cài đặt trước đẳng nhiệt entropy và nhấn Reset. 1 mol argon bắt đầu ở 20 L, 300 K.
- Kích hoạt các chỉ số trao đổi nhiệt và thay đổi entropy.
- Đặt thể tích mục tiêu (cuối cùng) cho mỗi lần thử và ghi lại lượng nhiệt trao đổi cũng như sự thay đổi entropy.
phương trình điều khiển
Biến đổi Entropy trong một quá trình đẳng nhiệt thuận nghịch — ΔS = Q/T
Đối với sự giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch, độ biến thiên entropy bằng nhiệt lượng trao đổi chia cho nhiệt độ không đổi, tính ra ΔS = nR·ln(V₂/V₁) đối với khí lý tưởng - entropy tăng theo logarit của tỷ lệ thể tích.
Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì
- Đối với một lần thử, hãy tính Q = nRT·ln(V₂/V₁) bằng n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K, sau đó là ΔS = Q/T (tương đương trực tiếp ΔS = nR·ln(V₂/V₁)). So sánh cả hai với bảng.
- Giải thích tại sao ΔS dương trong mọi lần thử ở đây và tại sao việc mở rộng lớn hơn (V₂ lớn hơn) lại tạo ra mức tăng entropy lớn hơn.
Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm
- Thí nghiệm này giả định sự mở rộng có thể đảo ngược (vô cùng chậm). Sự giãn nở tự do (không kiểm soát được) trong chân không đến cùng một thể tích cuối cùng sẽ tạo ra cùng một ΔS cho chất khí, mặc dù không có nhiệt nào được trao đổi (Q = 0) và không có công nào được thực hiện. Giải thích tại sao entropy là một hàm trạng thái không quan tâm đến việc khí đi từ V₁ đến V₂ như thế nào.
- Định luật thứ hai nói rằng tổng entropy (khí cộng với môi trường xung quanh) không bao giờ có thể giảm đối với một quá trình thực. Đối với sự giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch này, môi trường xung quanh (bể chứa nhiệt cung cấp Q) mất đi lượng entropy chính xác bằng lượng khí thu được. Giải thích tại sao điều đó làm cho tổng entropy thay đổi bằng 0 - dấu hiệu của một quá trình thuận nghịch.
- 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
- Chào mừng đến entropy đẳng nhiệt
- Chọn buồng khí
- Nhấn Phát
- Entropy từ thay đổi thể tích
- Mở Trình kiểm tra
- Hoàn thành!
Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.
Mở phòng thí nghiệm tương tác →