Termodynamika
Pískoviště ideálního plynu
Měň n, V a T a sleduj, jak P následuje PV = nRT.
Pískoviště ideálního plynu — interaktivní simulace Termodynamika. Měň n, V a T a sleduj, jak P následuje PV = nRT. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Zákon ideálního plynu
Měň n, V a T a sleduj, jak P následuje PV = nRT.
Zákon ideálního plynu spojuje Boylův, Charlesův a Avogadrův zákon do jedné stavové rovnice. Tento sandbox drží teplotu explicitně, takže uvidíš růst tlaku, když se objem zmenší nebo přibude mol. Molekulární srážky o stěnu pístu produkují makroskopický odečet tlaku.
- PV = nRT
- KE_avg ∝ T
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
Pevné množství plynu je uzavřeno v tuhé nádobě. Když ho zahřeješ, co se stane s jeho tlakem?
Predikce k zvážení
- Tlak klesá, jak teplota stoupá.
- Tlak roste úměrně s teplotou.
- Tlak na teplotě nezávisí.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Teplota T (K)
Co měříš:
- Vnitřní energie U (J)
- Tlak P (kPa)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu ideal-gas-sandbox a stiskni Resetovat. 1 mol argonu plní pevný objem 0.0249 m³.
- Zapni odečet tlaku na komoře.
- Nastav teplotu plynu pro každý pokus a zapiš tlak.
Řídící rovnice
Zákon ideálního plynu — P = n·R·T / V
Pro n molů ideálního plynu jsou tlak, objem a teplota svázány P·V = n·R·T. Při pevném n a V roste tlak přímo úměrně s absolutní teplotou.
Vnitřní energie ideálního plynu — U = f/2·n·R·T
Vnitřní energie ideálního plynu závisí jen na jeho teplotě (a stupních volnosti f), ne na tlaku nebo objemu samostatně: U = (f/2)nRT.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti P = nRT/V s n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli, proč jsou při pevném objemu a množství plynu tlak a absolutní teplota přímo úměrné.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Zákon ideálního plynu vyžaduje teplotu v kelvinech, ne v Celsiusích. Vysvětli, proč použití Celsií (které dovolují záporné a nulové hodnoty) rozbilo přímou úměrnost, kterou jsi našel.
- Tvůj sloupec vnitřní energie při pevném objemu také roste s teplotou. Vysvětli pomocí U = (f/2)nRT, proč zahřívání pevného množství plynu při konstantním objemu zvyšuje zároveň jeho tlak i vnitřní energii.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Nahoru, nebo dolů?
- Zvyš teplotu
- Zachyť tlak
- Otevři data
- Vysvětli svá data
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →