Реферат Зміна ентропії в реальних системах

Мета: Вивчити зміну ентропії в реальних системах, показати залежність її від маси та питомої теплоємності тіла.

Прилади і матеріали: калориметри, кип’ятильник, тер момент, мензурка, набір різних тіл, вага, штатив, дистильована вода.

Література: Євграфові, Каган “Руководство к лабораторным работам по физике», Высшая школа» 1970.

Кікоїн У.К. “Молекулярна фізика” “Рад.школа”.

Тип заняття: засвоювання знань, умінь і навичок.

Структура заняття

І.Організаційний момент.

ІІ. Підготовка до виконання лабораторної роботи.

ІІІ. Виконання лабораторної роботи

ІV. Підсумок лабораторної роботи.

Теоретичні відомості

Процес переходу до стану рівноваги називається релаксацією А час потрібний для цього, називається часом релаксації.

Оборотним процесом називається така зміна стану системи (або одного окремого тіла), яка будучи проведена у зворотному напрямі, повертає її в початковий стан так, щоб система пройшла через ті самі проміжні стани, що і в прямому процесі, але в зворотній послідовності, а стан тіл поза системою залишився незмінним.

Процеси, які не задовольняють наведену вище умову оборотності, називають необоротними.

Перше начало термодинаміки: δQ= dE + δA

ΔQ, δA – функції процесу dE – функції стану

1. Ізотермічний процес Т = const

А = RT ln А = RT ln

А = RT ln А = RT ln

2. Ізохорний процес V = const

А=0

3. Ізобарний процес Р = const

А = А =

А = А =

4.Адіабатичний процес

А =

Сукупність змін стану тіла у результаті яких стан відновлюється називається циклом.

Цикл Ларно – це цикл, який складається з двох ізотерм і двох дедіабат.

АВ – ізометричне розширення

А1 = ln =Q0

DC – адіабатичне розширення

А1+Ао = ln +

СD – ізотермічний стиск

А3 = ln =Q

А – адіабатичний стиск

А4 =

А = А1+ А2+А3+ А4= ln + - ln +

==2, то а = А>0

Коефіцієнт корисної дії в циклі Корно: 2<1

К.к.д. залежить від співвідношення між температурами нагрівання і холодильника.

Перша теорема Карно: теплова машина, яка працює при даних значеннях температур нагрівника і холодильника, не може мати к.к.д. більший, ніж машина, що працює за оборотним циклом Карно при тих самих значеннях температур нагрівання і холодильника.

Друга теорема Карно: коефіцієнт корисної дії циклу Карно не залежить від роду робочого тіла, а тільки від температур нагрівника і холодильника.

Кількість тепла, яка треба надати тілу або відібрати від нього при переході від одного стану до іншого, не визначається однозначно початковим і кінцевим станами, і істотно залежить від сто сопу здійснення цього переходу.

- приведена теплота.

S = - ентропія

dS = Оскільки , то - ІІ начало термодинаміки.

Ентропія є функція стану.

Зростання ентропії в будь-якому процесі триває не безмежно, а лише до певного максимального значення характерного для даної системи. Це максимальне значення ентропії відповідає стану рівноваги і після того. Як його досягнуто, будь-які зміни стану без зовнішнього впливу припиняються.

Необоротні процеси в замкнутій системі завжди супроводяться зростанням ентропії.

Контрольні питання

1. Поняття про оборотні і необоротні процеси,

2. І закон термодинаміки.

3. Робота термодинамічної системи при різних процесах.

4. ІІ закон термодинаміки.

5. Цикл Карно:

6. Поняття про ентропію.

7. Пояснити метод експериментальних досліджень.

Порядок виконання роботи

1. Включають нагрівач попередньо помістивши у нього досліджуване тіло.

2. Поки тіло нагрівається, наповнюють водою водомірну склянку (100 см3) і виливають її у посудину колориметра.

3. Калориметр поміщають на відстані від нагрівача і відмічають температуру води.

4. Після того, як закипить вода у нагрівачі, чекають не менше 3 хвилини, після чого за допомогою гачка тіло поміщають у калориметр.

5. Після виконання операції 4 слідкують за зростанням температури.

6. Фіксують максимальне значення температури.

7. Операції, перераховані у пунктах 1-6 повторюють для тіл з різними масами.

8. Будують графік затяжності S від mт і ст.

Параметри фіз. величин, які даються у лабораторній роботі.

Маси тіл з латуні:

m1 = 65,1 х 10-3 кг

m2 = 126,3 х 10-3 кг

m3 = 160,0 х 10-3 кг

Маса тіл з латуні: mл = 30,4 х 10-3 кг

Алюмінію: mа = 30,75 х 10-3 кг

Заліза: m3 = 30,8 х 10-3 кг

Теплоємність води: св =4,187 х 103

Латуні: сл =384

Заліза: с3 =498

Алюмінію: са =879

1. При визначенні зміни ентропії для тіл з однаковою теплоємністю води в калоримети наливають по 150 мл.

2. Дні тіл приблизно однакової маси – по 100 мл.

Маса калориметрів: mк1 = 48,15 х 10-3 кг

mк2 = 49,85 х 10-3 кг

mк3 = 48,85 х 10-3 кг

Робоча формула:

S = (mкск + mвсв) ln + mтст ln

Хід роботи

Залежність S від mт

Залежність S від ст

Залежність зміни ентропії від маси тіла:

1) S1 = (mкск + mвсв) ln + mтст ln

S1 = (48,15 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln+ 65,1 х 10-3 х 384 ln

2) S2 = (49,85 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln+ 126,3 х 10-3 х 384 ln

3) S3 = (48,85 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln+ 160 х 10-3 х 384 ln

3. Залежність зміни ентропії від теплоємності тіла:

1) S1 = (48,15 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln+ 30,4 х 10-3 х 384 ln

2)S2 = (49,85 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln+ 30,8 х 10-3 х 498 ln

3)S3 = (48,85 х 10-3 х 879 +0,1 х 4,187 х 10-3) ln+ 30,75 х 10-3 х 879 ln

Якщо в калориметр, в якому знаходиться деяка кількість води при даній температур, опустити нагріте до вищої температури тіла, то виникне теплообмін і встановиться однакова температура.

Зміна енергії процесу між станами 1:2.

S12 =

Внаслідок адитивності ентропії S =

S – зміна ентропії системи msn, Sі - зміна ентропії одного тіла – n – число min – с-ми.

До даної системи входять: досліджуване тіло масою mт (температура кипіння води 373оС К,, калориметрична посудина масою mк з питомою теплоємністю ск і початковою температурою то, вода в калориметрі масою mв і питомою теплоємністю св і температурою то.

Після закінчення теплообміну встановиться температура Т.

При вирівнюванні температури ентропія кожного з msn змінюється.

S1 = mтст ln - тіло

S2 = mкск ln - калориметр

S3 = mвсв ln - вода

Зміна ентропії всієї системи:

S1 = (mкск + mвсв) ln + mтст ln

У роботі пропонується розрахувати зміну ентропії декількох тіл при зануренні їх у воду.

Ваше имя:
Сообщение:
Код: