انضغاط متساوي الحرارة: الشغل عند درجة حرارة ثابتة

1 · توقّع

يُضغط غاز إلى حجم أصغر مع تثبيت درجة حرارته (متساوي الحرارة). هل يلزم شغل أكبر لضغطه أكثر؟

• 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.

2 · التجهيز

1. افتح تجربة الانضغاط متساوي الحرارة واضغط إعادة. 1 mol غاز يبدأ عند 49.9 L و300 K.
2. فعّل قراءة الشغل المبذول على الغاز.
3. اضبط الحجم النهائي المستهدف لكل تجربة وسجل الشغل المبذول من الغاز.

3 · اجمع البيانات

ارسم W_gas (المحور الصادي) مقابل ln(V₂/V₁) (المحور السيني) لمحاولاتك الثلاث، باستخدام V₁ = 49.9 L.

4 · حلّل

1. 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.
2. W_gas سالب في كل تجربة. اشرح ماذا تعني القيمة السالبة فيزيائيًا لغاز يُضغط، ولماذا يجعل الضغطُ إلى V₂ أصغر W_gas أكثر سلبية.

5 · وسّع

1. 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.
2. لإبقاء الغاز عند درجة حرارة ثابتة أثناء ضغطه، تحتاج التجارب الحقيقية مستودعًا حراريًا ملامسًا للأسطوانة. اشرح لماذا كان الضغط سيسخّن الغاز لولا ذلك المستودع.

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة