热力学
可逆卡诺循环——熵
可逆卡诺循环与热库交换熵——宇宙净熵变 ΔS_univ ≈ 0。
可逆卡诺循环——熵——交互式热力学模拟。可逆卡诺循环与热库交换熵——宇宙净熵变 ΔS_univ ≈ 0。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
可逆熵
可逆卡诺循环与热库交换熵——宇宙熵变 ΔS_univ ≈ 0。
在完整的可逆循环中，系统熵回到初始值；热源失去熵 Q_h/T_h，冷源获得熵 Q_c/T_c，两者大小相等。宇宙总熵变为零——这正是最大效率的定义条件。
- ΔS_univ = 0（可逆）
- 熵交换
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
卡诺发动机在一个阶段与热库交换热量，在另一个阶段与冷库交换热量。热储层的熵损失是否恰好抵消了冷储层的熵增益？
预测权重
- 热库的熵变不会抵消；总体上存在非零的净熵变化。
- 是的——对于可逆（卡诺）循环，两个储存器的熵变化完全抵消，产生零净熵。
- 储层熵变与气体交换的热量无关。
可变角色
您设置的内容：
- 腿数
您测量的内容：
- 这条腿热交换了Q (J)
- 熵贡献 ΔS = Q/T (J/K)
调查如何进行
- 打开「卡诺循环中的熵平衡（entropy-carnot）」预设并按重置。与 carnot-cycle 相同的 4 腿卡诺循环在 600 K 和 300 K 热库之间运行。
- 启用 per-leg 热量读数。
- 对于循环的每个分支（1 到 4），读取交换的热量并计算该分支的熵贡献 Q_leg/T_leg。
控制方程
储层熵平衡 — ΔS = Qout/Tc − Qin/Th
每个储存器在其固定温度下释放的热量的熵变化为-Q/T（吸收的热量的熵变化为+Q/T）。对于像卡诺这样的可逆循环，热储层和冷储层的熵变化完全抵消：ΔS_net = Qout/Tc −qin/Th = 0。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 确认腿 2 和 4（绝热）贡献零熵，因为根据定义，这些腿的 Q = 0。对支路 1（Th = 600 K）和支路 3（Tc = 300 K）的非零贡献求和。
- 第 1 段期间气体吸收的热量变成热储层释放的热量；第 3 段期间气体释放的热量变成被冷库吸收的热量。解释为什么储层在整个循环中的组合熵变为零。
这在实验室之外的地方表现出来
- 真实发动机存在摩擦和有限速率的热传递，二者都是不可逆的。请解释为什么真实循环中储库的熵变不会恰好相互抵消，从而产生正的净熵增，以及为什么热力学第二定律要求这个净增量必须≥0。
- 卡诺循环的零净熵产生就是它被称为“可逆”的原因——你可以向后运行每一条腿并撤销一切，包括储存库的状态。解释为什么产生正净熵的过程（如摩擦）不能以这种方式撤销。
- 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
- 欢迎来到可逆卡诺循环——熵
- 选择气体腔
- 按播放
- 可逆循环中的熵
- 打开检查器
- 完成了！
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