انبساط آزاد(یک تناقض در ترمودینامیک)

[chista]

این سوال مربوط به فصل 1 فیزیک سوم ربیاضی هست.
ما یک مکعب مستطیل داریم که کاملا عایقه و از وسط با یک تیغه نصف شده نصفش پر از گاز کامله با دما حجم و فشار P1 , V1, T1 و طرف دیگرش هم خلا هست
حالا ما بدون اینکه کاری روی گاز انجام بدیم تیغه وسط رو بر می داریم و گاز منبسط میشه
>>گاز چه فرایندی رو طی میکنه و فشار و دماش چه تغیری میکنه؟
>>>اگر بگیم فرایند بی در رو هست باید تغییر دما و در نتیجه تغییر انرژی درونی داشته باشیم و کار(به نمودار P-V فرایند بی در رو توجه کن)
>> در ضمن این که اگر دمای گاز و طبعا U تغییر کنه در واقع قانون اول ترمودینامیک نقض میشه چون ما بهش گرما ندادیم و کار هم روش انجام ندادیم اما انرژی درونیش تغییر کرده.
>> در ضمن میتونید نمودار P-V این فرایند رو بکشید دقت کنید که سح زیر نمودار یا همون کار باید صفر باشه.

پ.ن خودم میدونم احتمالا عجیب غریب. من سر این کلی با معلم فیزیک بحث کردم به من بگین آیا جایی هست که من دارم اشتباه میکنم یا اینکه مثلا یه چیزی هست که تو فیزیک دبیرستان به ما نگفتن​

 

[ISO9002]

پاسخ : انبساط آزاد(یک تناقض در ترمودینامیک)

این سوال مربوط به فصل 1 فیزیک سوم ربیاضی هست.
ما یک مکعب مستطیل داریم که کاملا عایقه و از وسط با یک تیغه نصف شده نصفش پر از گاز کامله با دما حجم و فشار P1 , V1, T1 و طرف دیگرش هم خلا هست
حالا ما بدون اینکه کاری روی گاز انجام بدیم تیغه وسط رو بر می داریم و گاز منبسط میشه
>>گاز چه فرایندی رو طی میکنه و فشار و دماش چه تغیری میکنه؟
>>>اگر بگیم فرایند بی در رو هست باید تغییر دما و در نتیجه تغییر انرژی درونی داشته باشیم و کار(به نمودار P-V فرایند بی در رو توجه کن)
>> در ضمن این که اگر دمای گاز و طبعا U تغییر کنه در واقع قانون اول ترمودینامیک نقض میشه چون ما بهش گرما ندادیم و کار هم روش انجام ندادیم اما انرژی درونیش تغییر کرده.
>> در ضمن میتونید نمودار P-V این فرایند رو بکشید دقت کنید که سح زیر نمودار یا همون کار باید صفر باشه.

پ.ن خودم میدونم احتمالا عجیب غریب. من سر این کلی با معلم فیزیک بحث کردم به من بگین آیا جایی هست که من دارم اشتباه میکنم یا اینکه مثلا یه چیزی هست که تو فیزیک دبیرستان به ما نگفتن​

خب بی در روه دیگه. مشکلش چیه؟
حجم گاز دو برابر میشه. فشارش کم میشه. دما میاد پایین. تغییرات حجم مثبته کار منفیه. چون عایقه تغییرات انرژی درونی نداره. پس کار به صورت افت دما خودش رو نشون میده.
شما دچار این اشتباه شدید که فکر میکنید برای انجام کار لزوما باید پیستونی عقب و جلو بره. کلا تغییر حجم یعنی کار.
به جای این سیستم میتونی در نظر بگیری که یه پیستون در نقطه ی وسط مکعب هست. دستگاه رو اگر در خلاء بذاری اونوقت پیستون خود به خود میاد عقب. خلائش به خاطر اینه که فشار خارجی نباشه.

 

[trustme]

پاسخ : انبساط آزاد(یک تناقض در ترمودینامیک)

تعریف
گرما: تبادل انرژی در مرز سیستم که به خاطر اختلاف دما رخ می دهد
کار: هرگونه تبادل انرژی ای که به خاطر اختلاف دما نباشه !

خوب شما فرض کردی کار صفر باشه، به این مشکل برخوردی، این برداشت اولیه من بود

 

[ErfanDK]

پاسخ : انبساط آزاد(یک تناقض در ترمودینامیک)

فرایند انبساط آزاد یک فرآیند بی درروی برگشت ناپذیر است(پس جریان گرما نداریم).چون گاز بدون هیچ نیروی مخالفی از طرف محیط منبسط می شود، پس کار نیز برابر صفر است.همچنین دمای گاز نیز تغییر نمی کند.چون حجم تغییر کرده و آنتروپی مستقل از مسیر است می توان با انتخاب یک فرآیند هم دما تغییر آنتروپی را به دست آورد.
ΔS=n.R.Ln(V_2/V_1)