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熵是基本的热力学原理,用于描述系统中的传热。

这一术语熵通常被认为是这种"病症"的系统和第二定律的系统处于不可逆的过程,那么系统的熵总是增加的热力学状态的措施。

想想被困在一个具有已知的体积、 压力和温度.容器的气体气体分子可以有极大可能的配置数.如果打开的容器,气体分子逃脱和配置数目的增加显著,基本上接近无穷大。因此S,表示熵,肯定在集装箱开箱后增加。因此,ΔS或在熵,变化是大于零。

同样,熵也增加时热水是放在室温,允许将冷静下来。在这个视频中,我们将说明如何在这种冷却的实验测量系统熵的变化。

学习如何做这个实验,收集数据之前, 让我们学习一些法律法规的方程,使我们能够计算收益率的温度变化和冷却实验过程中熵的增加。

牛顿法的冷却状态的对象的温度变化率是正比于其自身温度和周围环境的温度差异。使用微积分,这种关系可以转换成此方程,在哪里小写 t 表示时间、 Ts 是指周围的环境温度,T0 是初始温度,和 k 是一个常数,取决于对象和其周围环境的特点。

使用此公式,可以计算出冷却系统的温度在任何时间如果所有其他变量都已知。这个方程也表明,温度是指数函数的时间。因此,当一个热的物体,像一杯热水,放在凉爽的环境中,它的温度将降低以指数的速度直到它到达周围的环境温度。

现在,让我们看看如何计算熵或 Δ 的变化S. 让我们后退到水是热的时候。

当谈到熵,我们必须首先定义系统。在这里,系统是杯水加上房间里的空气。这样的系统或 Δ 熵的变化共是笔的熵的这些单独的组件的变化。数学上,熵的变化被定义为热获得或丢失,由 Q,除以温度表示。

在这种情况下,我们知道热叶水,因此 ΔS为水而减小。相反地,周围的空气失热。因此,ΔS空气增加。从热力学第二定律,我们知道系统的总熵的变化必须是正数。

现在让我们看看如何进行一个实验来测试这些理论预测的牛顿的冷却法与热力学第二定律。

要开始,请填写大烧杯与之间 500 毫升至一升的水。将烧杯放在热盘子里,并把水加热到沸腾。一旦水沸腾,关掉加热元件。

然后,仔细地删除烧杯从热板,并将它放在桌上纸巾。纸巾将作为水和这酷酷的桌子之间的绝缘。测量水的温度,使用温度计。

启动秒表,并记录水的温度为第一个 20 分钟的每一分钟。

接下来的 20 分钟,记录温度每 5 分钟一班。

停止服用测量时水已接近室温。然后,绘制数据点图中的时间与水的温度。

现在让我们来分析得到的数据。水的初始温度是 100 度,在 35 分钟的气温降到 50.6,和周围的温度是 28.5 度。插入这些值到牛顿法的冷却,并解决冷却常数k。

现在用k的计算的值,绘制为一个连续函数方程。如果我们躺在这张图我们测得的数据点,我们可以看到的理论和实验的功能按照几乎相同的路径。

现在让我们来谈谈熵。正如我们所知,熵或 S,三角洲的总变化等于水再加上房间的熵变。

中的熵变等于 Q,或热量的转移从热水到空气中,除以 T,所以可以计算熵的变化,如果 Q 已知的。

可以使用的关系质量,计算 Q m、 比热、 c 和开尔文温度的变化,三角洲 T.使用值为水的热量释放的水,可以计算和用来解决为 δ Q

因此,实验数据表明,系统的总熵增加因为热量从水转移到房间里的空气分子。这将验证热力学第二定律。

熵与热力学第二定律描述自然界和工程中出现的种类繁多。

冰箱是本质上是一种热泵,和从一个位置在较低的温度,热源,去除热量和将它转移到另一个位置,散热片,在较高温度。

根据第二定律,热不能自发地从流向冷的位置一热。因此,工作或能量,是需要制冷的。

一堆篝火是熵变化的另一个例子,在现实生活中。实木作为燃料燃烧,变成了无序的一堆灰烬。此外,水分子和二氧化碳气体被释放。

在蒸气原子散布在扩大的云,无限无序安排。因此,从燃烧木材的熵变化一直是积极的。

你刚看了熵与热力学第二定律的朱庇特的简介。你现在应该理解基本概念及熵,牛顿法的冷却,熵变化在日常生活中的例子。谢谢观赏 !

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