Изобарно загряване: разширение при постоянно налягане

1 · Предскажи

Газ се загрява при постоянно налягане, така че се разширява (изобарно). Ако го оставиш да се разшири до по-голям краен обем, извършва ли газът повече работа върху околната среда?

2 · Постановка

  1. Отвори настройката изобарно загряване и натисни Нулирай. 1 mol газ започва на 24.9 L, 300 K, при постоянно налягане.
  2. Включи показанието за крайна температура на камерата.
  3. Задай целевия (краен) обем за всеки опит и запиши крайната температура и извършената работа.

3 · Събери данни

Краен обем V₂ (L)Работа, извършена от газа W_gas (J)Крайна температура T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

Чертай крайната температура T₂ (ос y) спрямо крайния обем V₂ (ос x) за трите си опита. Права ли е линията през началото?

4 · Анализирай

  1. За един опит изчисли W_gas = P₁(V₂ − V₁) с P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, после T₂ = T₁·V₂/V₁. Сравни и двете с таблицата.
  2. Обясни, с W_gas = P·ΔV, защо по-голяма промяна на обема при същото постоянно налягане означава повече работа, извършена от газа.

5 · Надгради

  1. Линията ти T₂-спрямо-V₂ е законът на Шарл: при постоянно налягане обемът и абсолютната температура са право пропорционални. Обясни защо това следва директно от PV = nRT, когато P е фиксирано.
  2. Част от топлината, която добавяш при изобарно загряване, отива в работа (разширение) и част във вътрешна енергия. Коя получава повече от добавената топлина за едноатомен газ (f = 3): членът работа или членът вътрешна енергия?

Физиката зад този експеримент

Изобарна работа

При постоянно налягане работата, извършена от разширяващ се газ, е просто налягане по промяната на обема: W_gas = P·ΔV — площта на правоъгълник под хоризонтална линия на P-V диаграма.

← Назад към експеримента

Термодинамика

138 безплатни работни листа по физика за печат