Как изменится энтропия при нагревании 11.2 литров азота с 0 до 50  градусов по Цельсию и одновременном снижении

Чтобы решить данную задачу, нам понадобятся некоторые физические законы, связанные с термодинамикой и изменением энтропии системы.

Первым шагом нужно определить изменение энтропии при нагревании азота. Для этого воспользуемся формулой:

\(\Delta S = C\ln\left(\dfrac{T_2}{T_1}\right)\),

где \(\Delta S\) - изменение энтропии системы, \(C\) - молярная теплоёмкость азота при постоянном объёме (возьмём значение равное 20.8 Дж/(моль⋅К)), \(T_1\) - начальная температура (0 градусов Цельсия), а \(T_2\) - конечная температура (50 градусов Цельсия).

Подставляем известные значения:

\(\Delta S_1 = 20.8\ln\left(\dfrac{323}{273}\right)\).

Вычисляем данный выражение:

\(\Delta S_1 = 20.8\ln\left(\dfrac{323}{273}\right) \approx 9.33\) Дж/К.

Теперь рассмотрим изменение энтропии при снижении давления. Здесь нам понадобится ещё одна формула:

\(\Delta S = R\ln\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)\),

где \(\Delta S\) - изменение энтропии системы, \(R\) - универсальная газовая постоянная (примерное значение 8.31 Дж/(моль⋅К)), \(P_1\) - начальное давление (1 атм), \(P_2\) - конечное давление (0.01 атм).

Подставляем известные значения:

\(\Delta S_2 = 8.31\ln\left(\dfrac{0.01}{1}\right)\).

Вычисляем данное выражение:

\(\Delta S_2 = 8.31\ln\left(\dfrac{0.01}{1}\right) \approx -53.77\) Дж/К.

Теперь найдём общее изменение энтропии системы. Для этого сложим значения \(\Delta S_1\) и \(\Delta S_2\):

\(\Delta S_{общ} = \Delta S_1 + \Delta S_2\).

\(\Delta S_{общ} = 9.33 + (-53.77)\).

\(\Delta S_{общ} = -44.44\) Дж/К.

Таким образом, изменение энтропии при нагревании 11.2 литров азота с 0 до 50 градусов по Цельсию и одновременном снижении давления с 1 атм до 0.01 атм составляет примерно -44.44 Дж/К. Отрицательное значение говорит о том, что система стала более упорядоченной или уменьшилась её степень хаоса.