Isokor opvarmning: Trykstigning ved konstant volumen

1 · Forudsig

En gas opvarmes i en stiv, forseglet beholder, så dens volumen ikke kan ændre sig (isokor). Da gassen ikke kan udvide sig, hvor bliver al den tilførte varme så af?

• Al varmen går til indre energi, da der ikke udføres arbejde ved konstant volumen.
• Det meste af varmen bliver til arbejde, selvom beholderen er stiv.
• Varmen fordeles ligeligt mellem arbejde og indre energi, ligesom i andre processer.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen isochoric-heating, og tryk på Nulstil. 1 mol gas er forseglet ved 0.0249 m³ og starter ved 300 K.
2. Slå tryk- og tilført-varme-aflæsningerne til.
3. Indstil mål-(slut-)temperaturen for hvert forsøg, og notér sluttrykket og den tilførte varme.

3 · Saml data

Afbild tilført varme Q (y-aksen) mod sluttemperatur T₂ (x-aksen) for dine tre forsøg.

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg P₂ = nRT₂/V med n = 1 mol, V = 0.0249 m³, og derefter Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) med f = 3, T₁ = 300 K. Sammenlign begge med tabellen.
2. Da gassen ikke kan udvide sig (W_gas = 0), giver første hovedsætning præcis Q = ΔU. Forklar, hvorfor hver eneste joule tilført varme her viser sig udelukkende som indre energi, i modsætning til isobaric-heating-eksperimentet.

5 · Udvid

1. Din P₂-mod-T₂-sammenhæng er Gay-Lussacs lov: ved konstant volumen er tryk direkte proportionalt med absolut temperatur. Forklar, hvorfor dette følger af PV = nRT, når V er fast.
2. En forseglet trykoger tilbereder mad hurtigere, delvis fordi den indespærrede damp ikke kan udvide sig, så tryk (og temperatur) stiger godt over 100°C. Brug dette eksperiments sammenhæng til at forklare, hvorfor en forseglet, stiv beholder lader temperaturen stige højere ved samme varmetilførsel end en åben ville.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark