Isobar opvarmning: Ekspansion ved konstant tryk

1 · Forudsig

En gas opvarmes ved konstant tryk og udvider sig derfor (isobar). Hvis du lader den udvide sig til et større slutvolumen, udfører gassen så mere arbejde på sine omgivelser?

2 · Opsætning

  1. Åbn forudstillingen isobaric-heating, og tryk på Nulstil. 1 mol gas starter ved 24.9 L, 300 K, ved konstant tryk.
  2. Slå sluttemperatursaflæsningen til på kammeret.
  3. Indstil mål-(slut-)volumenet for hvert forsøg, og notér sluttemperaturen og det udførte arbejde.

3 · Saml data

Slutvolumen V₂ (L)Arbejde udført af gassen W_gas (J)Sluttemperatur T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

Afbild sluttemperatur T₂ (y-aksen) mod slutvolumen V₂ (x-aksen) for dine tre forsøg. Er linjen ret og går gennem nulpunktet?

4 · Analysér

  1. Beregn for ét forsøg W_gas = P₁(V₂ − V₁) med P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa og derefter T₂ = T₁·V₂/V₁. Sammenlign begge med tabellen.
  2. Forklar ud fra W_gas = P·ΔV, hvorfor en større volumenændring ved samme konstante tryk betyder mere arbejde udført af gassen.

5 · Udvid

  1. Din T₂-mod-V₂-linje er Charles' lov: ved konstant tryk er volumen og absolut temperatur direkte proportionale. Forklar, hvorfor dette følger direkte af PV = nRT, når P holdes fast.
  2. Noget af varmen, du tilfører under isobar opvarmning, går til arbejde (ekspansion), og noget går til indre energi. Hvilken af dem får mest af den tilførte varme for en etatomar gas (f = 3): arbejdstermen eller leddet med indre energi?

Fysikken bag dette eksperiment

Isobart arbejde

Ved konstant tryk er arbejdet udført af en udvidende gas simpelthen tryk gange volumenændringen: W_gas = P·ΔV — arealet af et rektangel under en vandret linje i et P-V-diagram.

← Tilbage til eksperimentet

Termodynamik

138 gratis printbare fysik-labark