Entropia — zadanie: swobodne rozprężanie gazu
Treść zadania
Jeden mol gazu doskonałego zajmuje połowę sztywnego, izolowanego cieplnie zbiornika. Druga połowa jest próżnią. Po usunięciu przegrody gaz wypełnia cały zbiornik i osiąga równowagę. Oblicz rzeczywiste ciepło, pracę wykonaną nad otoczeniem, zmianę energii wewnętrznej oraz zmianę entropii gazu. Przyjmij R = 8,314 J/(mol·K).
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
W tym zadaniu
Wskazówka
Rzeczywisty proces nie jest odwracalny. Entropię oblicz po pomocniczej odwracalnej izotermie łączącej te same stany.
Rozwiązanie
Izolacja cieplna daje Q = 0. Gaz rozpręża się do próżni wewnątrz sztywnego zbiornika, więc nie wykonuje pracy nad zewnętrznym otoczeniem: W = 0. Z pierwszej zasady ΔU = 0. Dla gazu doskonałego oznacza to jednakową temperaturę w początkowym i końcowym stanie równowagi.
Objętość dostępna dla gazu wzrosła dwukrotnie. Z funkcji stanu otrzymujemy ΔS = nR ln(V₂/V₁) = 8,314 ln 2 ≈ 5,763 J/K.
Odpowiedź: Q = 0, W = 0, ΔU = 0 oraz ΔS ≈ +5,76 J/K.
Dodatnia zmiana entropii pochodzi z nieodwracalności procesu, nie z dopływu ciepła. Ciepło pomocniczej odwracalnej izotermy służyło do obliczenia różnicy entropii, a nie do opisu rzeczywistej drogi.
Powiązana teoria
Entropia jako funkcja stanu. Proces odwracalny i nieodwracalny
Dalsza lektura
Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »
← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto