الديناميكا الحرارية
انضغاط متساوي الحرارة
اضغط عند ثبات T: ΔU = 0، إذن Q = W.
انضغاط متساوي الحرارة — محاكاة الديناميكا الحرارية تفاعلية. اضغط عند ثبات T: ΔU = 0، إذن Q = W. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
عملية متساوية الحرارة
اضغط عند ثبات T: ΔU = 0، إذن Q = W.
خلال عملية متساوية الحرارة، تعتمد الطاقة الداخلية للغاز المثالي على درجة الحرارة فقط، لذا ΔU = 0. أي شغل مبذول على الغاز يجب أن يخرج كحرارة إلى الخزان. راقب منحنى P–V يتبع PV = constant بينما يتحرك المكبس.
- ΔU = 0
- Q = 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
يُضغط غاز إلى حجم أصغر مع تثبيت درجة حرارته (متساوي الحرارة). هل يلزم شغل أكبر لضغطه أكثر؟
توقعات للموازنة
- الضغط إلى حجم نهائي أصغر يلزمه شغل أقل.
- الضغط إلى حجم نهائي أصغر يلزمه شغل أكثر (Wgas أكثر سلبية).
- الشغل اللازم واحد مهما كان الحجم النهائي.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- الحجم النهائي V₂ (L)
ما تقيسه:
- شغل الغاز W_gas (J)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة الانضغاط متساوي الحرارة واضغط إعادة. 1 mol غاز يبدأ عند 49.9 L و300 K.
- فعّل قراءة الشغل المبذول على الغاز.
- اضبط الحجم النهائي المستهدف لكل تجربة وسجل الشغل المبذول من الغاز.
المعادلة الحاكمة
القانون الأول للديناميكا الحرارية — ΔU = Q − W
تغير الطاقة الداخلية يساوي الحرارة المضافة ناقص الشغل الذي يبذله الغاز: ΔU = Q − W. لعملية غاز مثالي متساوية الحرارة، ΔU = 0، فيخرج كل الشغل المبذول على الغاز كحرارة.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) باستخدام n = 1 mol و R = 8.314 J/(mol·K) و T = 300 K. قارن بالجدول.
- W_gas سالب في كل تجربة. اشرح ماذا تعني القيمة السالبة فيزيائيًا لغاز يُضغط، ولماذا يجعل الضغطُ إلى V₂ أصغر W_gas أكثر سلبية.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- بما أن ΔU = 0 لأي عملية متساوية الحرارة (درجة الحرارة لا تتغير)، يقول القانون الأول Q = W_gas هنا أيضًا. هل تتدفق الحرارة إلى داخل الغاز أم خارجه أثناء هذا الانضغاط؟ اشرح باستخدام اصطلاح الإشارات لديك.
- لإبقاء الغاز عند درجة حرارة ثابتة أثناء ضغطه، تحتاج التجارب الحقيقية مستودعًا حراريًا ملامسًا للأسطوانة. اشرح لماذا كان الضغط سيسخّن الغاز لولا ذلك المستودع.
- 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 الانضغاط متساوي الحرارة
- حدد الغرفة
- اضغط تشغيل
- انضغاط عند T ثابتة
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.