Termodynamika
Adiabatická expanze
Rozpínej bez výměny tepla: plyn se ochlazuje.
Adiabatická expanze — interaktivní simulace Termodynamika. Rozpínej bez výměny tepla: plyn se ochlazuje. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Adiabatická expanze
Rozpínej bez výměny tepla: plyn se ochlazuje.
V adiabatickém ději Q = 0, takže práce rozpínání čerpá vnitřní energii z plynu. Molekuly zpomalují, teplota klesá a dráha P–V je strmější než izoterma, protože žádné teplo nepřichází a tlak neudržuje.
- Q = 0
- TV^(γ−1) = konst
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Plyn se roztahuje rychle, bez času na výměnu tepla s okolím (adiabaticky). Změní se teplota plynu, i když žádné teplo nevchází ani neodchází?
Predikce k zvážení
- Plyn se ochladí — koná práci na okolí z vlastní vnitřní energie.
- Teplota zůstane stejná, protože se nevyměňuje teplo.
- Plyn se při expanzi zahřeje.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Konečný objem V₂ (L)
Co měříš:
- Práce vykonaná plynem W_gas (J)
- Konečná teplota T₂ (K)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu adiabatic-expansion a stiskni Resetovat. 1 mol dvouatomového dusíku (f = 5) začíná na 24.9 L, 300 K.
- Zapni odečet konečné teploty na komoře.
- Nastav cílový (konečný) objem pro každý pokus a zapiš konečnou teplotu a vykonanou práci.
Řídící rovnice
Adiabatický děj — ΔU = Q − W
Bez vyměněného tepla (Q = 0) se první zákon redukuje na ΔU = −W_gas: expandující plyn může konat práci jen utrácením vlastní vnitřní energie, takže musí chladnout. Tlak a objem následují P·V^γ = konstanta.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) s γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. Pak spočti W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Porovnej obě s tabulkou.
- S Q = 0 v každém pokusu dává první zákon přesně ΔU = −W_gas. Vysvětli ve smyslu zachování energie, proč expandující plyn konající kladnou práci musí vychladnout, když nemůže čerpat teplo.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Aerosolový sprej je na dotek studený, když plyn vybíhá a rychle se roztahuje — příliš rychle na výměnu významného tepla s okolím. Vysvětli, proč je to reálný (i když nedokonalý) příklad adiabatického ochlazování.
- Porovnj své konečné teploty tady s tím, co by dal reverz isothermal-compression (izotermická expanze) pro tutéž změnu objemu: izotermický drží T konstantní, ale tento adiabatický případ ne. Proč změna předpokladu výměny tepla mění výsledek?
- 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
- Vítej v Adiabatickém rozpínání
- Vyber komoru
- Stiskni Spustit
- Rozpínání bez toku tepla
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →