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Overview
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Principles Behind a Cooling Experiment
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The Cooling Experiment
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Calculation and Results
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Applications
7:07
Summary
Entropia
Fonte: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Dipartimento di Fisica e Astronomia, Scuola di Scienze Fisiche, Università della California, Irvine, CA
La seconda legge della termodinamica è una legge fondamentale della natura. Afferma che l'entropia di un sistema aumenta sempre nel tempo o rimane costante nei casi ideali in cui un sistema è in uno stato stazionario o sta subendo un "processo reversibile". Se il sistema sta subendo un processo irreversibile, l'entropia del sistema aumenterà sempre. Ciò significa che la variazione di entropia, ΔS, è sempre maggiore o uguale a zero. L'entropia di un sistema è una misura del numero di configurazioni microscopiche che il sistema può raggiungere. Ad esempio, il gas in un contenitore con volume, pressione e temperatura noti può avere un numero enorme di possibili configurazioni delle singole molecole di gas. Se il contenitore viene aperto, le molecole di gas fuoriescono e il numero di configurazioni aumenta drammaticamente, essenzialmente avvicinandosi all'infinito. Quando il contenitore viene aperto, si dice che l'entropia aumenti. Pertanto, l'entropia può essere considerata una misura del "disordine" di un sistema.
1. Installazione.
- Procuratevi un elemento riscaldante e un supporto, un termometro, un cronometro, alcuni asciugamani di carta, acqua e un grande becher.
- Riempire il becher con acqua sufficiente in modo che il campione non si raffreddi troppo rapidamente(cioè almeno 500 ml).
- Posizionare il becher pieno d'acqua sul supporto sotto l'elemento riscaldante e accenderlo.
- Una volta che il becher d'acqua raggiunge l'ebollizione, inserire il termometro e spegnere l'elemento riscal.
I risultati rappresentativi per 680 ml di acqua sono riportati nella Tabella 1. La costante di raffreddamento k è stata trovata utilizzando i punti dati nella tabella e risolvendo l'equazione 7. Dopo 35 min, T(35) = 50,6. La temperatura iniziale era di 100 °C e la raccolta dei dati è cessata a 28,5 °C. Usando queste variabili si ottiene la seguente equazione per ottenere k:
Un paio di cuffie tenute in una borsa tende sempre ad annodarsi: questo è un aumento dell'entropia causato dal portare la borsa in giro. È necessario lavorare sulle cuffie per snodarle e diminuire l'entropia (questo può essere pensato come un "processo reversibile"). Il ciclo del motore termico più efficiente consentito dalle leggi fisiche è il ciclo di Carnot. La seconda legge afferma che non tutto il calore fornito a un motore termico può essere utilizzato per fare il lavoro. L'efficienza di Carnot imposta il val...
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