الديناميكا الحرارية
تسخين متساوي الضغط
سخّن عند ضغط P ثابت: يتمدد الغاز ويبذل شغلًا.
تسخين متساوي الضغط — محاكاة الديناميكا الحرارية تفاعلية. سخّن عند ضغط P ثابت: يتمدد الغاز ويبذل شغلًا. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
تسخين متساوي الضغط
سخّن عند ضغط ثابت: يتمدد الغاز ويبذل شغلًا.
عند ضغط ثابت، تسخين الغاز المثالي يفرض تمددًا ليتمكن الغاز من بذل شغل على المحيط بينما ترتفع درجة الحرارة. من القانون الأول، Q = ΔU + W؛ جزء من الحرارة الممتصة يرفع الطاقة الداخلية وجزء يدفع ثمن شغل التمدد.
- W = PΔV
- Q = ΔU + W
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
يُسخّن غاز عند ضغط ثابت فيتمدد (متساوي الضغط). إذا تركته يتمدد إلى حجم نهائي أكبر، فهل يبذل الغاز شغلًا أكثر على محيطه؟
توقعات للموازنة
- حجم نهائي أكبر يعني شغلًا أقل من الغاز.
- الشغل المبذول لا يعتمد على الحجم النهائي.
- حجم نهائي أكبر يعني شغلًا أكبر من الغاز.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الحجم النهائي V₂ (L)
ما تقيسه:
- شغل الغاز W_gas (J)
- درجة الحرارة النهائية T₂ (K)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة التسخين متساوي الضغط واضغط إعادة. 1 mol غاز يبدأ عند 24.9 L و300 K وضغط ثابت.
- فعّل قراءة درجة الحرارة النهائية على الغرفة.
- اضبط الحجم النهائي المستهدف لكل تجربة، وسجل درجة الحرارة النهائية والشغل المبذول.
المعادلة الحاكمة
شغل متساوي الضغط — W = P·ΔV
عند ضغط ثابت، الشغل الذي يبذله الغاز المتمدد هو ببساطة الضغط في تغير الحجم: W_gas = P·ΔV — مساحة مستطيل تحت خط أفقي في مخطط P-V.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب W_gas = P₁(V₂ − V₁) باستخدام P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa، ثم T₂ = T₁·V₂/V₁. قارن كليهما بالجدول.
- اشرح، باستخدام W_gas = P·ΔV، لماذا تغير حجم أكبر عند نفس الضغط الثابت يعني شغلًا أكبر يبذله الغاز.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- خطك T₂ مقابل V₂ هو قانون شارل: عند ضغط ثابت، يتناسب الحجم ودرجة الحرارة المطلقة تناسبًا مباشرًا. اشرح لماذا يتبع هذا مباشرة من PV = nRT عندما يثبت P.
- بعض الحرارة التي تضيفها أثناء التسخين متساوي الضغط يذهب إلى الشغل (التمدد) وبعضها إلى الطاقة الداخلية. أيهما يحصل على حصة أكبر من الحرارة المضافة لغاز أحادي الذرة (f = 3): حد الشغل أم حد الطاقة الداخلية؟
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- أهلًا بك في التسخين متساوي الضغط
- حدد الغرفة
- اضغط تشغيل
- تسخين عند P ثابت
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.