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エントロピー

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エントロピーは、システムで熱伝達を記述するために使用する熱力学的原理です。

エントロピーは頻繁にシステムの「障害」とシステムのエントロピーは、常に、システムは、不可逆プロセスを受けている場合を高める熱力学州の第 2 法則の尺度を考慮される用語です。

知られているボリューム、圧力温度.とコンテナーに閉じ込められているガスについて考える気体分子は、可能な構成.の膨大な数を持つことができます。コンテナーが開いている場合は、ガス分子をエスケープし、本質的に無限に近づいて構成の数は大幅に増加します。したがってSエントロピーを表す、間違いなくコンテナーを開いて後増加しました。したがって、ΔS、またはエントロピーの変化が 0 より大きい。

同様に、エントロピーは増加するお湯が室温放置し、クールダウンすることも。このビデオでは、このような冷却の実験の間にシステムのエントロピーの変化を測定する方法を紹介します。

実験を行い、データを収集する方法を学習する前にいくつかの法律および温度変化と冷却実験中にエントロピーの増加率を計算することができる方程式を勉強しましょう。

ニュートンの冷却の法律の状態オブジェクトの温度の変更の率は独自の温度と周囲の温度差に比例しました。微積分を使用して、この関係は、この方程式は、小文字の t は時間を表します、Ts は、周囲の温度を示す、T0 は初期温度、k は、オブジェクトとその周辺の特性に依存する定数に変換できます。

この式を使用して、1 つを計算できます冷却システムの温度はいつでも他のすべての変数がわかっている場合。この式では、温度が時間の指数関数であることを示します。したがって、涼しい環境でお湯のガラスのようなホット オブジェクトを配置すると、周囲の温度に達するまで温度は指数関数的速度で減る。

今、エントロピー、または Δ の変化を計算する方法を見てみましょう. S水は暑いときに巻き戻してみましょう。

エントロピーについて話して、最初はシステムを定義する私たちする必要があります。ここでは、システムは水プラス、部屋の空気のガラスです。システム、または Δ のエントロピーの変更Stotalは、これらの個々 のコンポーネントのエントロピーの変更の合計。数学的に、エントロピーの変化は得られたり、失ったり、Q、温度で割った値で表される熱として定義されます。

このシナリオでは、我々 は熱葉水、従って ΔS水の減少を知っています。逆に、周囲の空気は、熱を得る。したがって、ΔS空気が増加します。熱力学の第 2 法則から我々 はトータル システムのエントロピーの変化は正である必要があります知っています。

今、let's を参照してくださいニュートンのこれらの理論的な予言をテストする実験を実施する方法はの冷却の法則と熱力学第二法則です。

まず、1 リットルの水に 500 mL の間で大きなビーカーを入力します。ホット プレートにビーカーを置き、沸騰に水を熱する。水が沸騰すると、ヒーター エレメントを無効に。

その後、慎重にビーカーを熱板から削除、ペーパー タオルの上にテーブルの上に置きます。ペーパー タオルは、水とクールなテーブル間の断熱材として機能します。温度計を使用して水の温度を測定します。

、ストップウォッチを起動し、最初の 20 分の毎分の水の温度を記録します。

次の 20 分間、5 分ごとに温度を記録します。

室温に近い水が来ているときに測定を服用を中止します。時間と水の温度のグラフのデータ ポイントをプロットします。

今得られたデータを分析してみましょう。水の初期温度は 100 度 35 分 50.6 に温度が下がったし、周囲の気温は 28.5 度。ニュートンの法律の冷却にこれらの値を接続し、冷却の定数kの解決。

今kの計算結果の値を使用して、連続関数として式をプロットします。我々 はこのグラフに当社測定データ ポイント、レイアウト、理論的・実験的機能がほぼ同一のパスに従うことがわかります。

今エントロピーについてお話しましょう。ご存知のように、エントロピー、またはデルタ S の変化量は水プラス部屋のエントロピー変化と同じです。

エントロピーの変化に等しい Q または Q が既知の場合のエントロピー変化を計算できますので、T で割った、空気をお湯から転送された熱の量。

Q は質量、関係を使用して計算することができますメートル、比熱、c、およびケルビンの温度変化、デルタ t. の値を使用して水、水によって解放される熱の量、Q を計算し、デルタ s. のために解決するために使用することができます

したがって、実験データは、部屋中の空気分子に水から熱が移ったので、トータル システムのエントロピーが増加していることを示しています。これは熱力学第二法則を検証します。

エントロピーと熱力学第二法則は、性質およびエンジニア リングの発生の広い範囲を説明します。

冷蔵庫は基本的にヒートポンプ熱源には、低温で 1 つの場所から熱を削除し、別の場所、高温の熱シンクに転送。

第二法則によれば熱は熱いものに寒い場所から自発的にフローできません。したがって、仕事、またはエネルギー、冷凍に必要です。

キャンプファイヤーは、実際の生活のエントロピーの変更の別の例です。燃料を燃やすし、灰の乱れた山に回すように使用固体木材。さらに、水分と炭酸ガスがリリースされます。

蒸気の原子拡大のクラウドは、無限の乱れた手配広がっていった。したがって、非常に熱い木からエントロピー変更は常に正です。

エントロピーと熱力学第二法則のゼウスの概要を見てきただけ。今エントロピー、ニュートンの冷却の法律および日常生活の中でエントロピー変更の例の基本的な概念を理解する必要があります。見てくれてありがとう!

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