Как работает калькулятор изменения энтропии
Калькулятор считает изменение термодинамической энтропии системы \(\Delta S\) для нескольких обратимых моделей: теплопередача при постоянной температуре, нагрев или охлаждение с постоянной теплоёмкостью, фазовый переход и изменение состояния идеального газа.
Для тепла, переданного при постоянной температуре, используется:
$$\Delta S=\frac{Q_{\text{обр}}}{T}$$
Если температура меняется, а теплоёмкость остаётся постоянной, применяется логарифмическая форма:
$$\Delta S=C\ln\frac{T_2}{T_1}$$
Для идеального газа доступны две записи. Через изменение объёма:
$$\Delta S=nC_V\ln\frac{T_2}{T_1}+nR\ln\frac{V_2}{V_1}$$
Через изменение давления:
$$\Delta S=nC_P\ln\frac{T_2}{T_1}-nR\ln\frac{P_2}{P_1}$$
Что показывает результат
Основной результат выводится в \(\text{Дж}/\text{К}\). Положительное \(\Delta S\) означает рост энтропии выбранной системы, отрицательное значение - уменьшение энтропии системы. Само по себе отрицательное \(\Delta S\) не нарушает второе начало термодинамики: для вывода о самопроизвольности нужно учитывать систему вместе с окружением.
Например, если тело получает \(30\,000\ \text{Дж}\) теплоты при \(300\ \text{К}\), то:
$$\Delta S=\frac{30\,000}{300}=100\ \text{Дж}/\text{К}$$
Для фазового перехода та же форма применяется к теплоте перехода при температуре перехода. Для идеального газа расчёт предполагает постоянные молярные теплоёмкости и использует универсальную газовую постоянную \(R\).
Ограничения
Инструмент считает именно изменение термодинамической энтропии, а не информационную или парольную энтропию. Он не заменяет расчёт абсолютной энтропии по таблицам, химические реакции, смешение, реальные газы и необратимую генерацию энтропии.