Izobarický ohřev: expanze při konstantním tlaku

1 · Predikuj

Plyn je zahříván při konstantním tlaku, takže se roztahuje (izobaricky). Když ho necháš roztáhnout do většího konečného objemu, koná plyn na okolí víc práce?

2 · Sestavení

  1. Otevři předvolbu isobaric-heating a stiskni Resetovat. 1 mol plynu začíná na 24.9 L, 300 K, při konstantním tlaku.
  2. Zapni odečet konečné teploty na komoře.
  3. Nastav cílový (konečný) objem pro každý pokus a zapiš konečnou teplotu a vykonanou práci.

3 · Sbírej data

Konečný objem V₂ (L)Práce vykonaná plynem W_gas (J)Konečná teplota T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

Vynes konečnou teplotu T₂ (osa y) proti konečnému objemu V₂ (osa x) pro své tři pokusy. Prochází čára počátkem?

4 · Analyzuj

  1. Pro jeden pokus spočti W_gas = P₁(V₂ − V₁) s P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, pak T₂ = T₁·V₂/V₁. Porovnej obě s tabulkou.
  2. Vysvětli pomocí W_gas = P·ΔV, proč větší změna objemu při stejném konstantním tlaku znamená víc práce vykonané plynem.

5 · Rozšiř

  1. Tvá čára T₂ vs V₂ je Charlesův zákon: při konstantním tlaku jsou objem a absolutní teplota přímo úměrné. Vysvětli, proč to přímo plyne z PV = nRT, když je P pevné.
  2. Část tepla, které při izobarickém ohřevu dodáváš, jde do práce (expanze) a část do vnitřní energie. Která dostane víc dodaného tepla pro jednoatomový plyn (f = 3): pracovní člen, nebo člen vnitřní energie?

Fyzika za tímto experimentem

Izobarická práce

Při konstantním tlaku je práce vykonaná expandujícím plynem prostě tlak krát změna objemu: W_gas = P·ΔV — plocha obdélníku pod vodorovnou čarou v diagramu P-V.

← Zpět na experiment

Termodynamika

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky