4-15 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΤΗΣ ΕΝΤΡΟΠΙΑΣ ΣΕ ΜΕΡΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ
Πώς βρίσκουμε τη μεταβολή της εντροπίας ενός αερίου σε αδιαβατική, ισόθερμη και κυκλική μεταβολή, και στην ελεύθερη εκτόνωση, που είναι μη αντιστρεπτή.
Β΄ Λυκείου · Φυσική θετικών · 25 λεπτά
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Σε αντιστρεπτή μεταβολή η ΔS βρίσκεται αν χωρίσουμε τη μεταβολή σε μικρά βήματα και αθροίσουμε τα ΔQ/T.
Αδιαβατική αντιστρεπτή: όλα τα ΔQ είναι μηδέν, άρα ΔS = 0 και η εντροπία μένει σταθερή.
Ισόθερμη αντιστρεπτή: T σταθερή, οπότε ΔS = Q/T· με Q = nRT·ln(VB/VA) βρίσκουμε ΔS = nR·ln(VB/VA).
Σε κάθε κυκλική μεταβολή, και μη αντιστρεπτή, το σύστημα γυρίζει στην αρχική κατάσταση, άρα ΔSολ = 0· στην αντιστρεπτή το άθροισμα των ΔQ/T είναι μηδέν.
Ελεύθερη εκτόνωση: σε μονωμένο δοχείο σπάει μεμβράνη και το αέριο γεμίζει απότομα τον κενό χώρο· η μεταβολή είναι μη αντιστρεπτή.
Εκεί W = 0 και Q = 0, άρα ΔU = 0 και η θερμοκρασία μένει ίδια· η αρχή και το τέλος είναι στην ίδια ισόθερμη.
Η ΔS υπολογίζεται από την ισόθερμη αντιστρεπτή με τα ίδια άκρα: ΔS = nR·ln(VB/VA) > 0, όπως αναμένεται για απομονωμένο σύστημα.
Πόση είναι η μεταβολή της εντροπίας σε αδιαβατική αντιστρεπτή μεταβολή;
Μηδέν. Αφού το αέριο δεν ανταλλάσσει θερμότητα, κάθε όρος ΔQ/T του αθροίσματος είναι μηδέν, άρα η εντροπία μένει σταθερή.
Πώς υπολογίζω τη ΔS σε ισόθερμη μεταβολή;
Η θερμοκρασία είναι σταθερή, άρα ΔS = Q/T. Με Q = nRT·ln(VB/VA) προκύπτει ΔS = nR·ln(VB/VA)· στην ισόθερμη εκτόνωση η εντροπία αυξάνεται.
Γιατί στην ελεύθερη εκτόνωση η εντροπία αυξάνεται, αφού δεν ανταλλάσσεται θερμότητα;
Γιατί η ΔS = ΔQ/T ισχύει μόνο για αντιστρεπτές μεταβολές. Η ΔS εξαρτάται μόνο από αρχή και τέλος, και επειδή η θερμοκρασία δεν αλλάζει, τη βρίσκουμε από μια ισόθερμη αντιστρεπτή με τα ίδια άκρα: ΔS = nR·ln(VB/VA) > 0.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.