Idealgasloven: Tryk, volumen og temperatur

1 · Forudsig

En fast mængde gas er forseglet i en stiv beholder. Hvis du varmer den op, hvad sker der så med dens tryk?

2 · Opsætning

  1. Åbn forudstillingen ideal-gas-sandbox, og tryk på Nulstil. 1 mol argon fylder et fast volumen på 0.0249 m³.
  2. Slå trykaflæsningen til på kammeret.
  3. Indstil gastemperaturen for hvert forsøg, og notér trykket.

3 · Saml data

Temperatur T (K)Indre energi U (J)Tryk P (kPa)
300.00
450.00
600.00

Afbild tryk P (y-aksen) mod temperatur T (x-aksen) for dine tre forsøg. Er linjen ret og går gennem nulpunktet?

4 · Analysér

  1. Beregn for ét forsøg P = nRT/V med n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Sammenlign med tabellen.
  2. Forklar, hvorfor tryk og absolut temperatur er direkte proportionale ved fast volumen og fast gasmængde.

5 · Udvid

  1. 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.
  2. 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.

Fysikken bag dette eksperiment

Idealgasloven

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

En idealgass indre energi afhænger kun af dens temperatur (og frihedsgraderne f), ikke af tryk eller volumen hver for sig: U = (f/2)nRT.

← Tilbage til eksperimentet

Termodynamik

138 gratis printbare fysik-labark