Isoterm kompression: Arbejde ved konstant temperatur

1 · Forudsig

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

• 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.

2 · Opsætning

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.

3 · Saml data

Afbild W_gas (y-aksen) mod ln(V₂/V₁) (x-aksen) for dine tre forsøg, med V₁ = 49.9 L.

4 · Analysér

1. 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.
2. 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.

5 · Udvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark