Entropy

O le faʻamatalaga patino o le tulafono lona lua o le thermodynamics e le mafai ona faʻamatalaina mo faiga uma e le mafai ona toe faʻafoʻisia, o lea tatou te manaʻomia ai se faʻamatalaga lautele. O lenei faʻamatalaga lautele e faʻamoemoe e faʻamatalaina ai faiga uma e le mafai ona toe faʻafoʻisia o loʻo tutupu i le atulaulau. O le faʻamatalaga lautele o le tulafono lona lua o le thermodynamics na faʻatulagaina i le ogatotonu o le seneturi lona sefuluiva, e ala i se aofaʻiga e taʻua o le entropy (S). Na faʻalauiloa muamua le Entropy e Clausius ma na faʻatulagaina mai le taʻamilosaga Carnot (afinisi caloric atoatoa). E tusa ai ma Clausius, o suiga o le entropy e oʻo i ai se faiga, pe a maua e le faiga le vevela faʻaopoopo (Q) i se vevela tumau, lea e faʻatusalia e le fua faʻatatau:

ΔS = Suiga o le Entropy, Q = Vevela, T = Tsuauu

O le entropy o se aofaʻiga e taʻu mai ai le tulaga masikolio o le faiga ina ia le mafai ona iloa saʻo. E naʻo suiga o le entropy e mafai ona fuafuaina. E pei lava o le suiga o le malosiaga i totonu i le tulafono muamua o le thermodynamics.

Faataʻitaʻiga 1:

E fa'alauteleina le kesi i totonu o le koneteina i se auala adiabatic. O le suiga i le entropy o le kesi e…

fofo o Faafitauli

I le taimi o le faagasologa adiabatic, e leai se vevela e ulufale pe alu ese mai le faiga (kasa). Talu ai o le Q = 0 ona ΔS = 0 lea. E tumau le entropy o le faiga. Ae faapefea le adiabatic compression? I le taimi o le adiabatic compression, e leai se vevela e ulufale pe alu ese mai le faiga (Q = 0). O le mea lea, e tumau le entropy o le faiga.

Faataʻitaʻiga 2:

E mitiia e le afi Carnot le vevela o le 2000 J i le 500 K, fa'asa'oloto le vevela i le 350 K. Fa'atatau le vevela na fa'asa'olotoina, ma le suiga i le entropy atoa mo le ta'amilosaga e tasi.

fofo o Faafitauli

T_H = 500 K

Q _H = 2000 J

T_L = 350 K

Q_L = ….. ?

Afai e maua e le faiga le vevela, e lelei le Q, afai e faʻasaʻoloto e le faiga le vevela, e leaga le Q.

I le ta'amilosaga e tasi, e ui atu le afi Carnot i ni faiga isothermal se lua e mafai ona toe fa'afo'i (isothermal expansion + isothermal compression) ma ni faiga adiabatic e mafai ona toe fa'afo'i (adiabatic expansion ma adiabatic compression). I le taimi o le fa'alauteleina ma le compression, e leai se vevela e ulufale pe alu ese mai le faiga (Q = 0). Talu ai o le Q = 0, e suia le entropy i le taimi o le faiga adiabatic = 0.

I le taimi o le fa'alauteleina isothermal, e mitiia e le afi le vevela (Q) o le 2000 J i le vevela (T) 500 K. Talu ai ona mitiia e le afi le vevela, ona lelei lea o le Q. O le suiga o le entropy o le masini i le taimi o le fa'alauteleina isothermal e faapea:

I le taimi o le isothermal compression, e faʻasaʻolotoina e le afi le vevela (Q) e oʻo atu i le 1400 J i le vevela o le (T) 350 K. Talu ai ona faʻasaʻolotoina e le afi le vevela, ona leaga lea o le Q. O le suiga o le entropy a le masini i le taimi o le isothermal lomitusi e faapea:

Suiga atoa o le entropy = 4 J / K – 4 J / K = 0

Faataʻitaʻiga 3:

E mitiia e le afi le 600 J o le vevela i le vevela o le 300 °C, faʻasaʻoloto le vevela i le vevela o le 100 °C. Fuafuaina le vevela ua faʻasaʻolotoina, ma suia le aofaʻi o le entropy mo le tasi taʻamilosaga.

fofo o Faafitauli

T _H = 300 K

Q_H = 600 J

T_L = 100 K

Q_L =?

I le ta'amilosaga e tasi, e ui atu le afi Carnot i ni faiga isothermal se lua e mafai ona toe fa'afo'i (isothermal expansion + isothermal compression) ma ni faiga adiabatic e mafai ona toe fa'afo'i (adiabatic compression ma adiabatic expansion). I le taimi o le adiabatic expansion ma le compression, e leai se vevela e ulufale pe alu ese mai le faiga (Q = 0). Talu ai ona o le Q = 0 o lona uiga o le suiga o le entropy i le taimi o le adiabatic process = 0.

I le taimi o le fa'alauteleina isothermal, e mitiia e le afi le vevela (Q) o le 600 J i le vevela o le (T) 300 K. Talu ai ona mitiia e le afi le vevela, ona lelei lea o le Q. O le suiga o le entropy a le masini i le taimi o le fa'alauteleina isothermal e faapea:

I le taimi o le isothermal compression, e fa'asa'olotoina e le afi le vevela (Q) 200 J i le vevela (T) 100 K. Talu ai ona fa'asa'olotoina e le afi le vevela, ona leaga lea o le Q. O le suiga o le entropy o le masini i le taimi o le isothermal compression e faapea:

Suiga atoa o le entropy = 2 J / K – 2 J / K = 0

E faʻavae i luga o le faʻataʻitaʻiga numera 2 ma le faʻataʻitaʻiga numera 3, o le suiga atoa o le entropy mo le faʻagasologa toe faʻafoʻisia = 0. I le faʻagasologa toe faʻafoʻisia, o le aofaʻi atoa o le entropy e tumau pea.

Faataitaiga 4 :

E mitiia e le aisa le vevela e 2 kg i le 0 °C, o lea e liusuavai ai. Fa'atatau le suiga i le entropy o le aisa. (O le vevela o le fusion mo le vai = 3.34 x 10⁵ (J / Kg)

fofo o Faafitauli

Mamafa aisa = 2 kg

Vevela o le aisa = 0 ^oC + 273 = 273 K

O le vevela o le fusion mo le vai = 3.34 x 10⁵ J / Kg

O le vevela e manaʻomia e faʻamalū ai le 2 kg o le aisa i le vai:

Q = mL

Q = (2 kilokalama)(3.34 x 10⁵ (J/Kg)

Q = 6.68 x 10⁵ J

Q = 668 x 10 ³ J

I le taimi o le fa'agasologa o le liusuavai (aisa i le vai), e tumau le vevela. Talu ai e tumau le vevela, o le suiga la o le entropy o le aisa e faapea:

Faataʻitaʻiga 5:

O le vai i le 26 °C ua palu faatasi ma le vai i le 22 °C. O le mamafa o le vai e 2 kg. Fuafua le suiga i le entropy o le vai. O le vai vevela ma le vai malulu ua palu faatasi i totonu o se pusa ua tapuni lelei ma ua fa'avevela lelei. O le fesiitaiga o le vevela o se faiga e le toe mafai ona toe fa'afo'isia.

fofo o Faafitauli

^{Vevela faapitoa o le vai (c) =} 4180 J/Kg C^o

Mamafa o le vai = 2 kg

E tutusa le mamafa o le vai, o lea la o le vevela mulimuli = 24 ^oI le (26 ^oC+22 ^oC / 2 = 48 ^oC / 2 = 24 ^oC).

O le aofaʻi o le vevela e faʻasaʻolotoina e le vai vevela pe a faʻaitiitia le vevela mai le 26 °C – 24 °C e faapea:

Q = mc ΔT = (2 kg) (4180 J / kg C^o(26) ^oC - 24 ^oC) = (2 Kg) (4180 J / kg C^o(2) ^oC) = 16720 J

O le aofaʻi o le vevela e mitiia e le vai malulu pe a siʻitia le vevela mai le 22^oC - 24^oO le C o le:

Q = mc ΔT = (2 kg) (4180 J / kg C^o(24) ^oC - 22 ^oC) = (2 kg) (4180 J / kg C^o(2) ^oC) = 16720 J

Suiga atoa o le entropy = suiga o le entropy o le vai vevela + suiga o le entropy o le vai malulu

ΔS= ΔVai vevela S + ΔVai malulu S

ΔS = Q/T + Q/T

Vevela averesi o le vai vevela = (26 ^oC+24 ^oC) / 2 = 50 ^oC / 2 = 25 ^oC —- 25 + 273 = 298 K

Vevela averesi o le vai malulu = (22 ^oC+24 ^oC) / 2 = 46 ^oC / 2 = 23 ^oC —- 23 + 273 = 296 K

E fa'asa'oloto e le vai vevela le vevela, o lea e leai se Q. E mitiia e le vai malulu le vevela, o lea e lelei ai le Q.

ΔS= ΔVai vevela S + ΔVai malulu S

ΔS = -Q/T + Q/T

ΔS = -16720/298 + 16720/296

ΔS = -56.107 + 56.486

ΔS= 0.379 J/K

Ua fa'ateleina le aofa'i atoa o le entropy i le 0.379 J/K

E ui ina fa'aitiitia le entropy fa'aitiitiga o le faiga (-56.107 J/K), ae o le entropy fa'aitiitiga o le faiga e fa'ateleina i ni aofa'iga tetele (+ 56.486 J/K) o lea e fa'ateleina ai pea le entropy atoa (+ 0.379 J/K).

O le faʻateleina o le entropy atoa i le faiga e le mafai ona toe faʻafoʻisia e le gata ina faʻatatau i le fesiitaiga o le vevela i le va o paluga vai vevela ma vai malulu na iloiloina i luga, ae faʻatatau foʻi i mataupu uma na suʻesuʻeina e saienitisi. O le entropy tumau atoa pe afai e tupu le faiga i se auala e toe faʻafoʻisia. Afai e tupu le faiga i se auala e le mafai ona toe faʻafoʻisia, ona faʻateleina lea o le entropy atoa.

O faiga masani uma i o tatou olaga i aso taitasi e lē mafai ona toe fa'afo'isia o lea e tatau ai ona fa'ateleina le entropy atoa. O lenei mea moni ua aoteleina i le fuaiupu lenei:

I se faagasologa e lē mafai ona toe foʻi, o le aofaʻiga atoa o le entropy o le faiga ma le siosiomaga e faʻatupulaʻia pea.

O lenei faʻamatalaga o se faʻamatalaga lautele o le tulafono lona lua o le thermodynamics. E ese le tulafono lona lua o le thermodynamics mai isi tulafono faaletino. E masani lava, o tulafono o le fisiki e faʻaalia e faʻatatau i fua faʻatatau (tulafono a Newton) poʻo le tulaga o le tulafono o le faʻavavau (le tulafono o le faʻasaoina o le malosi).