Изохорно загряване: покачване на налягането при постоянен обем

1 · Предскажи

Газ се загрява в твърд, запечатан съд, така че обемът му не може да се промени (изохорно). Понеже газът не може да се разшири, къде отива цялата добавена топлина?

• Цялата топлина отива във вътрешна енергия, понеже при постоянен обем не се извършва работа.
• По-голямата част от топлината става работа, макар съдът да е твърд.
• Топлината се дели равномерно между работа и вътрешна енергия, както при другите процеси.

2 · Постановка

1. Отвори настройката изохорно загряване и натисни Нулирай. 1 mol газ е запечатан при 0.0249 m³, започвайки от 300 K.
2. Включи показанията за налягане и добавена топлина.
3. Задай целевата (крайна) температура за всеки опит и запиши крайното налягане и добавената топлина.

3 · Събери данни

Чертай добавената топлина Q (ос y) спрямо крайната температура T₂ (ос x) за трите си опита.

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли P₂ = nRT₂/V с n = 1 mol, V = 0.0249 m³, после Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) с f = 3, T₁ = 300 K. Сравни и двете с таблицата.
2. Понеже газът не може да се разшири (W_gas = 0), първият закон дава Q = ΔU точно. Обясни защо всеки джаул добавена топлина се появява изцяло като вътрешна енергия тук, за разлика от експеримента изобарно загряване.

5 · Надгради

1. Връзката ти P₂-спрямо-T₂ е законът на Гей-Люсак: при постоянен обем налягането е право пропорционално на абсолютната температура. Обясни защо това следва от PV = nRT при фиксирано V.
2. Запечатанът домашният скороварка готви храната по-бързо отчасти защото уловената пара не може да се разшири, така че налягането (и температурата) се качват добре над 100°C. Ползвай връзката от този експеримент, за да обясниш защо запечатан твърд съд позволява на температурата да се изкачи по-високо при същата входна топлина, отколкото отворен би позволил.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат