Izochorický ohřev: růst tlaku při konstantním objemu

1 · Predikuj

Plyn je zahříván v tuhé, uzavřené nádobě, takže se jeho objem nemůže změnit (izochoricky). Protože se plyn nemůže roztáhnout, kam jde veškeré dodané teplo?

• Všechno teplo jde do vnitřní energie, protože při konstantním objemu není konána žádná práce.
• Většina tepla se stane prací, i když je nádoba tuhá.
• Teplo se dělí rovnoměrně mezi práci a vnitřní energii jako u jiných dějů.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu isochoric-heating a stiskni Resetovat. 1 mol plynu je uzavřen v 0.0249 m³, začíná na 300 K.
2. Zapni odečty tlaku a dodaného tepla.
3. Nastav cílovou (konečnou) teplotu pro každý pokus a zapiš konečný tlak a dodané teplo.

3 · Sbírej data

Vynes dodané teplo Q (osa y) proti konečné teplotě T₂ (osa x) pro své tři pokusy.

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti P₂ = nRT₂/V s n = 1 mol, V = 0.0249 m³, pak Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) s f = 3, T₁ = 300 K. Porovnej obě s tabulkou.
2. Protože se plyn nemůže roztáhnout (W_gas = 0), dává první zákon přesně Q = ΔU. Vysvětli, proč se tu každý joule dodaného tepla objeví celý jako vnitřní energie, na rozdíl od izobarického ohřevu.

5 · Rozšiř

1. Tvůj vztah P₂ vs T₂ je Gay-Lussacův zákon: při konstantním objemu je tlak přímo úměrný absolutní teplotě. Vysvětli, proč to plyne z PV = nRT, když je V pevné.
2. Uzavřený tlakový hrnec ohřívá jídlo rychleji mimo jiné proto, že lapená pára se nemůže roztáhnout, takže tlak (a teplota) stoupnou hodně nad 100°C. Použij vztah tohoto experimentu a vysvětli, proč uzavřená tuhá nádoba dovolí teplotě vylézt výš při stejném teple než otevřená.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky