Termodynamik

isoterm kompression

Komprimér ved konstant T: ΔU = 0, altså Q = W.

isoterm kompression — interaktiv Termodynamik-simulation. Komprimér ved konstant T: ΔU = 0, altså Q = W. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

isoterm proces

Komprimér ved konstant T: ΔU = 0, så Q = W.

Under en isoterm proces afhænger den indre energi af en idealgas kun af temperaturen, så ΔU = 0. Alt arbejde udført på gassen må afgives som varme til reservoiret. Se P–V-kurven følge PV = konstant, efterhånden som stemplet bevæger sig.

• ΔU = 0
• Q = W

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 gas komprimeres til et mindre volumen, mens dens temperatur holdes konstant (isoterm). Kræver det mere arbejde at komprimere den yderligere?

Forudsigelser at afveje

• Komprimering til et mindre slutvolumen kræver mindre arbejde.
• Komprimering til et mindre slutvolumen kræver mere arbejde (et mere negativt Wgas).
• Det nødvendige arbejde er det samme uanset slutvolumen.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Slutvolumen V₂ (L)

Det, du måler:

• Arbejde udført af gassen W_gas (J)

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen isothermal-compression, og tryk på Nulstil. 1 mol gas starter ved 49.9 L, 300 K.
2. Slå aflæsningen af arbejde udført på gassen til.
3. Indstil mål-(slut-)volumenet for hvert forsøg, og notér arbejdet udført af gassen.

Styrende ligning

Termodynamikkens første hovedsætning — ΔU = Q − W

Ændringen i indre energi er lig med tilført varme minus arbejde udført af gassen: ΔU = Q − W. For en isoterm idealgasproces er ΔU = 0, så alt arbejdet udført på gassen forlader den som varme.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for ét forsøg W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) med n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Sammenlign med tabellen.
• W_gas er negativ i hvert forsøg. Forklar, hvad en negativ værdi fysisk betyder for en gas, der komprimeres, og hvorfor komprimering til et mindre V₂ gør W_gas mere negativ.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• Da ΔU = 0 for enhver isoterm proces (temperaturen ændrer sig ikke), siger første hovedsætning Q = W_gas her også. Strømmer varme ind i eller ud af gassen under denne kompression? Forklar med din fortegnskonvention.
• For at holde gassen på konstant temperatur under kompressionen skal rigtige eksperimenter have et varmereservoir i kontakt med cylindren. Forklar, hvorfor kompressionen ville varme gassen op, hvis det reservoir ikke var der.

• 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

1. Velkommen til Isoterm kompression
2. Vælg kammeret
3. Tryk på Afspil
4. Kompression ved konstant T
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Idealgasloven