Termodynamik
idealgas-sandkasse
Ændr n, V og T, og se P følge PV = nRT.
idealgas-sandkasse — interaktiv Termodynamik-simulation. Ændr n, V og T, og se P følge PV = nRT. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
idealgasloven
Ændr n, V og T, og se P følge PV = nRT.
Idealgasligningen forener Boyles, Charles' og Avogadros love i én tilstandsligning. Denne sandbox holder temperaturen eksplicit, så du kan se trykket stige, når volumenet krymper, eller antallet af mol stiger. Molekylstød mod stempelvæggen giver den makroskopiske trykaflæsning.
- PV = nRT
- KE_avg ∝ T
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
En fast mængde gas er forseglet i en stiv beholder. Hvis du varmer den op, hvad sker der så med dens tryk?
Forudsigelser at afveje
- Trykket falder, når temperaturen stiger.
- Trykket stiger proportionalt med temperaturen.
- Trykket afhænger ikke af temperaturen.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Temperatur T (K)
Det, du måler:
- Indre energi U (J)
- Tryk P (kPa)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen ideal-gas-sandbox, og tryk på Nulstil. 1 mol argon fylder et fast volumen på 0.0249 m³.
- Slå trykaflæsningen til på kammeret.
- Indstil gastemperaturen for hvert forsøg, og notér trykket.
Styrende ligning
Idealgasloven — P = n·R·T / V
For n mol idealgas er tryk, volumen og temperatur låst sammen af P·V = n·R·T. Ved fast n og V stiger trykket direkte proportionalt med den absolutte temperatur.
Idealgassens indre energi — U = f/2·n·R·T
En idealgass indre energi afhænger kun af dens temperatur (og frihedsgraderne f), ikke af tryk eller volumen hver for sig: U = (f/2)nRT.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for ét forsøg P = nRT/V med n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Sammenlign med tabellen.
- Forklar, hvorfor tryk og absolut temperatur er direkte proportionale ved fast volumen og fast gasmængde.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Idealgasloven kræver temperaturen i kelvin, ikke i Celsius. Forklar, hvorfor brug af Celsius (som tillader negative værdier og nul) ville bryde den direkte proportionalitet, du fandt.
- Din kolonne med indre energi vokser også med temperaturen ved fast volumen. Forklar ud fra U = (f/2)nRT, hvorfor opvarmning af en fast mængde gas ved konstant volumen øger både dens tryk og dens indre energi samtidig.
- 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
- Op eller ned?
- Hæv temperaturen
- Indfang trykket
- Åbn dataene
- Forklar din evidens
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →