Sự thay đổi Entropy trong sự giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch

1 · Dự đoán

Chất khí dãn nở đẳng nhiệt và thuận nghịch đến thể tích lớn hơn. Entropy của nó tăng, giảm hay giữ nguyên?

• 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.

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt trước đẳng nhiệt entropy và nhấn Reset. 1 mol argon bắt đầu ở 20 L, 300 K.
2. Kích hoạt các chỉ số trao đổi nhiệt và thay đổi entropy.
3. Đặt thể tích mục tiêu (cuối cùng) cho mỗi lần thử và ghi lại lượng nhiệt trao đổi cũng như sự thay đổi entropy.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ biểu đồ thay đổi entropy ΔS (trục y) so với ln(V₂/V₁) (trục x) cho ba lần thử của bạn, sử dụng V₁ = 0.02 m³.

4 · Phân tích

1. 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.
2. 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.

5 · Gia hạn

1. 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.
2. 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.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm

138 Phiếu Bài Tập Thí Nghiệm Vật Lý Miễn Phí Có Thể In