Какую изменение энтропии проходит гелий, масса которого равна 2 кг, при увеличении его объема в 5 раз

Тема урока: Изменение энтропии гелия при увеличении объема

Объяснение:
a) Изотермический процесс означает, что температура системы остается постоянной. Изотермическое изменение объема газа можно определить с помощью формулы расчета изменения энтропии:

ΔS = nR ln(V2/V1)

Где:
ΔS - изменение энтропии
n - количество вещества газа (в данном случае масса гелия равна 2 кг, а молярная масса гелия равна примерно 4 г/моль, поэтому количество вещества = 2/4 = 0.5 моль)
R - универсальная газовая постоянная (примерно равна 8.31 Дж/моль·К)
V1 - начальный объем газа
V2 - конечный объем газа (увеличенный в 5 раз)

Подставим значения в формулу и выполним расчет:

ΔS = 0.5 * 8.31 * ln(5)

b) Адиабатический процесс означает отсутствие теплообмена между системой и окружающей средой. В этом случае изменение энтропии газа можно определить с помощью формулы:

ΔS = Cp * ln(T2/T1) - R * ln(V2/V1),

где:
ΔS - изменение энтропии
Cp - теплоемкость при постоянном давлении (для гелия примерно равна 20.8 Дж/(моль·К))
T1 - начальная температура газа
T2 - конечная температура газа (в адиабатическом процессе температура изменяется)
V1 - начальный объем газа
V2 - конечный объем газа (увеличенный в 5 раз)

Подставим значения в формулу и выполним расчет:

ΔS = 20.8 * ln(T2/T1) - 8.31 * ln(5)

Доп. материал:
a) При изотермическом процессе, если начальный объем гелия V1 равен 2 литрам, то конечный объем гелия V2 будет равен 10 литрам. Найдите изменение энтропии гелия.

b) При адиабатном процессе, если начальный объем гелия V1 равен 2 литрам, а начальная температура T1 равна 300 К, то конечный объем гелия V2 будет равен 10 литрам, а конечная температура T2 будет равна 400 К. Найдите изменение энтропии гелия.

Совет: Чтобы лучше понять концепцию изменения энтропии, рекомендуется изучить законы термодинамики и ознакомиться с понятиями теплового движения и термодинамической энтропии.

Практика:
В результате изотермического процесса объем газа увеличился в 3 раза. Начальный объем газа составлял 4 литра. Найдите изменение энтропии гелия.