Посчитайте изменение энтропии при создании 1 м3 атмосферного воздуха из азота и кислорода в соотношении 20%

Тема вопроса: Изменение энтропии при смешении газов

Объяснение: Изменение энтропии (ΔS) при смешении газов можно вычислить с помощью формулы:

ΔS = -R * (n1 * ln(p1) + n2 * ln(p2))

где R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)), n1 и n2 - количество вещества азота и кислорода соответственно в молях, p1 и p2 - давление азота и кислорода соответственно. ln - натуральный логарифм.

Дано, что создается 1 м3 атмосферного воздуха из азота и кислорода в соотношении 20% при 25 градусах Цельсия и выбранном давлении. Поэтому можем считать, что объем азота и кислорода составляет соответственно 0,8 м3 и 0,2 м3.

Также дано, что давление выбрано, но значение не указано. Пусть давление азота будет p1, а давление кислорода p2. Теперь мы можем приступить к вычислениям.

Например:
Предположим, что давление азота (p1) равно 1 атмосфере, а давление кислорода (p2) равно 2 атмосферам. Рассчитаем изменение энтропии:

n1 = (0,8 м3 * 1 атм) / (0,0821 * (25 + 273) K) ≈ 0,0267 моль
n2 = (0,2 м3 * 2 атм) / (0,0821 * (25 + 273) K) ≈ 0,0534 моль

ΔS = -8,314 Дж/(моль·К) * (0,0267 моль * ln(1 атм) + 0,0534 моль * ln(2 атм))
ΔS ≈ -0,133 Дж/К

Совет: Для лучшего понимания концепции изменения энтропии рекомендуется ознакомиться с основами термодинамики, включая законы термодинамики и основные понятия, такие как энтропия и энтальпия.

Упражнение: Посчитайте изменение энтропии при создании 2 м3 атмосферного воздуха из азота и кислорода в соотношении 30% при 30 градусах Цельсия и выбранном давлении (p1 = 1 атм, p2 = 3 атм).