Entropie
-
Goedendag,
Ik zit momenteel op het vwo 6 en hou mijn profielwerkstuk over entropie binnen thermodymica. Ik zoek nog naar een uitvoerbaar experiment/practicum die wel diep op dit onderwerp ingaat. Ik had zelf al wat ideeen met striling engine en efficiente hieruit en verklaring van verlies van rendement en wat simplere proefjes, maar misshien bij toeval dat jullie hier wat onderzoek naar hebben gedaan of een practicum/experiment weten?
-
Goedendag,
Leuk dat je je profielwerkstuk over entropie en thermodynamica doet, een van de onderwerpen bij werktuigbouwkunde!
Je idee met een Stirlingmotor is zeker geschikt. Je zou bijvoorbeeld de efficiëntie kunnen meten bij verschillende temperatuurverschillen (verschillende warmtereservoirs) en dit vergelijken met de theoretische Carnot-efficiëntie. Het verschil kun je dan koppelen aan onomkeerbare processen en entropieproductie (wrijving, warmteverlies aan de omgeving, niet-ideale gassen).
Een tweede, wat eenvoudiger maar inhoudelijk sterke lijn is een reeks experimenten rond warmte-uitwisseling en mengprocessen:
meng warm en koud water, meet de begin- en eindtemperaturen en bereken de verandering in entropie;
onderzoek een oplosproces (bijv. zout of suiker in water) en bespreek waarom de entropie toeneemt, ook als de temperatuur nauwelijks verandert.
Je kunt je hoofdvraag dan richten op: “Hoe manifesteert entropieproductie zich in praktische systemen, en waarom blijft de efficiëntie altijd onder de theoretische limiet?”Als je wilt, kun je je voorlopige onderzoeksvraag en opzet nog sturen, dan kan ik gerichter meedenken over haalbaarheid en diepgang.
Met vriendelijke groet,
Splinther van Rappard -
Mijn vragen zijn als volgt:
Onderzoeksplan
-
Onderwerp:
Onderzoek naar de rol van entropie en de tweede hoofdwet van de thermodynamica binnen warmtesystemen, met focus op de energetische grenzen, efficiëntie en de richting van warmteprocessen. -
Hoofdvraag:
In welke mate beïnvloedt entropietoename het energieverlies en rendement van warmteoverdracht in een gesloten systeem? -
Deelvraag:
- Wat zegt de tweede hoofdwet van thermodynamica over richting van processen en waarom neemt Entropie altijd toe in een gesloten systeem?
- Hoe kan je een zo’n efficiënt mogelijk systeem creëren en waarom is geen enkel proces 100% efficiënt?
- Hoe gedraagt Entropie zich op microscopische-niveau en waarom stroomt energie altijd van warm naar koud en niet andersom?
- Hoezo wordt Entropie geassocieerd met de richting van tijd en waar zal Entropie ons uiteindelijk naar leiden?
Ik zal sowieso inderdaad een experiment uitvoeren met stirling engine en de efficienty daarvan bij verschillende warmteresevoirs en dit vergelijken met Carnot-efficientie en uitleggen waarom er verschil ontstaat ect…. Het idee van warm en koud water, suiker en zout mengen is voor mijn idee net even wat te simple om ermee te experimenteren en uit te rekenen en dus dat ik misschien alleen zo’n stirling engine gebruik.
Bij deelvraag 3. Heb ik al een heel wiskundig kansberekening sommen en grafiekwn gemaakt om uit te leggen hoe entropie op microniveau gedraagt.
Voor de rest heb ik wel concreet iets om aan de slag mee te gaan, daarnaast ben ik dan nogwel opzoek naar wat meer praktische toepassingen zoals een interview of een ander experiment. -