 |
|
Физические основы эксперимента
Изменение энтропии 
рассчитывается по формуле Клаузиуса:
(1)
где 
- количество тепла, 
- температура.
Для металлического тела, которое охлаждается в воде калориметра 
, где 
- удельная теплоемкость тела, 
- масса тела. Подставим это выражение в (1) и найдем изменение энтропии тела в результате теплообмена:
, (2)
где 
- начальная температура тела (равная температуре кипящей воды в сосуде на электроплитке, находится по таблице зависимости температуры кипения от давления), 
- конечная температура тела (равновесная температура в калориметре после теплообмена).
Аналогичным образом вычисляется изменение энтропии стакана калориметра с водой:
, (3)
где 
и 
- удельные теплоемкости калориметра и воды, 
и 
- массы калориметра и воды, 
- начальная температура калориметра и воды (комнатная).
Изменение энтропии всей системы в результате теплообмена находится сложением (2) и (3) :
. (4)
Это выражение используется для экспериментального определения изменения энтропии системы тел в результате теплообмена в данной лабораторной работе.
Отметим, что так как < и > 
, то первое слагаемое в выражении (4) отрицательное, а второе – положительное. Тем не менее общее изменение энтропии должно быть больше нуля, так как второе начало термодинамики требует [1], чтобы в замкнутой адиабатически изолированной макросистеме (которой является калориметр) энтропия увеличивалась. Проведение лабораторного эксперимента должно подтвердить это положение.
Следует также учесть, что чем больше теплоемкость испытуемого тела ( 
), тем больше его тепловая энергия (количество поглощенной теплоты) перед погружением в калориметр и, следовательно, тем дальше система тел от состояния равновесия в начале процесса. При этом в процессе теплообмена участвует большее количество теплоты, таким образом, будет больше общее изменение энтропии .