Simulic
Bahasa Indonesia

Entropi dan keadaan mikro – menghitung Ω, S = k ln Ω, dan arah proses

FisikaSuhu, kalor, dan gasUsia 17–18

Memuat…

Gunakan di kelas saya

Dua padatan Einstein A dan B bertukar kuanta energi secara acak: simulasi menghitung keadaan mikro Ω setiap keadaan makro, menggambar peluang dan entropi S = k ln Ω, dan menunjukkan bahwa kalor mengalir dari benda panas ke benda dingin karena keadaan bersama memiliki keadaan mikro paling banyak. Layar Gas dalam kotak melepas sekat sehingga gas memuai atau dua gas bercampur; proses kebalikannya makin mustahil ketika jumlah partikel bertambah.

Pelajaran: Entropi dan makna statistik hukum II termodinamika: keadaan mikro, keadaan makro, dan S = k ln Ω

Yang ditunjukkan

Entropi menghitung kemungkinan. Sebuah keadaan makro, misalnya banyaknya kuanta energi di padatan A, dapat diwujudkan dengan Ω cara berbeda, yaitu keadaan mikro, dan S = k ln Ω. Ketika dua padatan bertukar kuanta secara acak, setiap keadaan mikro sama mungkinnya, sehingga sistem bergeser ke keadaan makro dengan keadaan mikro terbanyak: suhu yang sama. Pada gas, susunan yang menyebar jauh lebih banyak daripada yang berkumpul. Dengan sedikit partikel kebalikannya kadang terjadi; dengan 10²³ partikel tidak pernah.

Cara menggunakan

Di Dua padatan, atur Osilator di A, Osilator di B, dan Total kuanta energi, pilih Awal, lalu tekan Mulai dan amati q di A menuju nilai paling mungkin; gunakan Langkah untuk satu pertukaran dan baca tabel keadaan makro. Di Gas dalam kotak, pilih Gas memuai atau Dua gas bercampur, atur Partikel N, lalu tekan Mulai.

Parameter yang dapat diubah

  • Layar Dua padatan bertukar energi, Gas dalam kotak
  • Osilator di A 1–200
  • Osilator di B 1–200
  • Total kuanta energi 1–200
  • Keadaan awal Semua di A, Semua di B, Masing-masing separuh
  • Langkah pertukaran per detik 1–5000
  • Proses Gas memuai, Dua gas bercampur
  • Partikel N (tiap warna saat bercampur) 2–200

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Mengapa energi mengalir dari padatan panas ke padatan dingin padahal setiap pertukaran terjadi acak?
  2. Bagaimana peluang seluruh gas kembali ke separuh kiri berubah ketika N naik dari 4 menjadi 100?
  3. Mengapa entropi memakai logaritma Ω, bukan Ω itu sendiri?

Simulasi terkait