Я расскажу о своем личном опыте с теплоизолированным жестким сосудом, разделенным тонкой подвижной теплопроводящей перегородкой на две равные части․ В одной части находится азот N2٫ а в другой — гелий He․
Исходные данные⁚ объем сосуда равен 2 литрам, давление гелия в первой части (P1) равно 3P0, давление азота во второй части (P2) равно P0, где P0 1 атмосфера 101,3 кПа․ Температура газов в обеих частях равна T0 273 К․Перегородка удерживается магнитом M․ Для анализа изменения энтропии системы магнит убирают, и после установления термодинамического равновесия перегородку медленно (квазистатически) возвращают в исходное положение с помощью магнита․Для начала, посчитаем количество вещества в каждой части сосуда․
Молярная масса гелия (He) равна 4 г/моль, а молярная масса азота (N2) равна 28 г/моль․ Так как у нас объем равный 2 литрам, то количество вещества гелия (n1) будет равно P1 * V / (R * T) 3 * 101,3 * 2 / (8,31 * 273) моль․
Аналогично, количество вещества азота (n2) будет равно P2 * V / (R * T) 1 * 101,3 * 2 / (8,31 * 273) моль․Теперь мы можем рассчитать энтропию системы до и после процесса․ Энтропия идеального газа определяется как S n * R * ln(P / P0), где n — количество вещества газа, P — давление газа, P0 — стандартное давление․
Для гелия энтропия до процесса будет S1 n1 * R * ln(P1 / P0), а после процесса S1′ n1 * R * ln(P0 / P1)․
Аналогично, для азота энтропия до процесса будет S2 n2 * R * ln(P2 / P0), а после процесса S2′ n2 * R * ln(P0 / P2)․
Общая энтропия системы до процесса будет S S1 S2, а после процесса S’ S1′ S2’․Известно, что изменение энтропии равно разности энтропий после и до процесса⁚ ΔS S’, S․Подставляя значение энтропий в формулу для изменения энтропии, получим⁚
ΔS (n1 * R * ln(P0 / P1) ー n1 * R * ln(P1 / P0)) (n2 * R * ln(P0 / P2) ー n2 * R * ln(P2 / P0))․Упрощая выражение, получим⁚
ΔS n1 * R * (ln(P0 / P1) ln(P0 / P1)) n2 * R * (ln(P0 / P2) ln(P0 / P2))․
Подставив значения n1 и n2, можно рассчитать изменение энтропии системы․
Я провел данную процедуру и получил, что изменение энтропии системы ΔS равно символу, чтобы рассчитать конкретное значение, нужно знать значение P0․
Таким образом, я осуществил расчет изменения энтропии системы в теплоизолированном жестком сосуде, разделенном на две равные части с помощью подвижной перегородки․ Мой личный опыт показал, что для точного расчета требуются все исходные данные и учет всех формул․ Надеюсь, что данная информация была полезна и помогла вам понять процесс изменения энтропии в такой системе․