Решение задач по энтропии газов для 7 класса (углубленный уровень)

Методическая разработка по физике для 7 класса. Тема: Понятие о порядке и беспорядке. Энтропия газов (углубленный уровень). Задание 1) Представьте, что в двух одинаковых сосудах находится один и тот же газ. В первом сосуде молекулы движутся с очень высокими скоростями (газ сильно нагрет), а во втором сосуде скорости молекул значительно ниже. В каком из сосудов энтропия газа выше? Обоснуйте свой ответ, опираясь на связь энтропии со степенью молекулярного беспорядка. Задание 2) Газ находится в закрытом цилиндре под поршнем. Поршень быстро перемещают вверх, в результате чего объем газа увеличивается в два раза без изменения его температуры (изотермическое расширение). Как изменится энтропия газа в данном процессе? Выберите правильный вариант и поясните физический смысл: а) Уменьшится, так как плотность газа стала меньше. б) Увеличится, так как увеличилось число доступных микросостояний (способов расположения молекул в пространстве). в) Не изменится, так как температура осталась прежней. Задание 3) Рассчитайте изменение энтропии \( \Delta S \) для идеального газа, если известно, что при его расширении системе было передано количество теплоты \( Q = 1500 \) Дж, а процесс протекал при постоянной температуре \( T = 300 \) К. Используйте упрощенную формулу для изменения энтропии: \[ \Delta S = \frac{Q}{T} \] Дайте краткое пояснение, почему при получении тепла энтропия системы всегда возрастает. ---ОТВЕТЫ--- 1) Энтропия выше в первом сосуде. С ростом температуры увеличивается хаотичность теплового движения молекул, что ведет к возрастанию молекулярного беспорядка. 2) Ответ б). При увеличении объема молекулы могут располагаться в пространстве большим количеством способов, что увеличивает статистический вес состояния и, следовательно, энтропию. 3) \( \Delta S = 5 \) Дж/К. Энтропия возрастает, так как передача теплоты увеличивает энергию хаотического движения частиц, усиливая беспорядок в системе.