Thermodynamik
Isobare Erwärmung
Bei konstantem P erhitzen: Gas expandiert und leistet Arbeit.
Isobare Erwärmung — interaktive Thermodynamik-Simulation. Bei konstantem P erhitzen: Gas expandiert und leistet Arbeit. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Isobare Erwärmung
Erwärmung bei konstantem P: das Gas dehnt sich aus und verrichtet Arbeit.
Bei konstantem Druck erzwingt die Erwärmung eines idealen Gases eine Ausdehnung, sodass das Gas Arbeit an der Umgebung verrichtet, während die Temperatur steigt. Nach dem ersten Hauptsatz gilt Q = ΔU + W; ein Teil der aufgenommenen Wärme erhöht die innere Energie, ein Teil finanziert die Ausdehnungsarbeit.
- W = PΔV
- Q = ΔU + W
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Wird ein Gas bei konstantem Druck erhitzt, dehnt es sich aus (isobar). Verrichtet das Gas mehr Arbeit an seiner Umgebung, wenn man es auf ein größeres Endvolumen ausdehnen lässt?
Vorhersagen zum Abwägen
- Ein größeres Endvolumen bedeutet weniger Arbeit des Gases.
- Die geleistete Arbeit hängt nicht vom endgültigen Volumen ab.
- Ein größeres Endvolumen bedeutet, dass das Gas mehr Arbeit verrichtet.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Endvolumen V₂ (L)
Was Sie messen:
- Von Gas W_gas geleistete Arbeit (J)
- Endtemperatur T₂ (K)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Preset „Isobare Erwärmung“ und drücken Sie Zurücksetzen. 1 mol Gas startet bei 24.9 L, 300 K, bei konstantem Druck.
- Aktivieren Sie die Endtemperaturanzeige an der Kammer.
- Legen Sie das Zielvolumen (Endvolumen) für jeden Versuch fest und notieren Sie die Endtemperatur und die geleistete Arbeit.
Maßgebende Gleichung
Isobare Arbeit — W = P·ΔV
Bei konstantem Druck ist die von einem expandierenden Gas verrichtete Arbeit einfach Druck mal Volumenänderung: W_gas = P·ΔV – die Fläche eines Rechtecks unter einer horizontalen Linie in einem P-V-Diagramm.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch W_gas = P₁(V₂ − V₁) unter Verwendung von P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, dann T₂ = T₁·V₂/V₁. Vergleichen Sie beides mit der Tabelle.
- Erklären Sie mit W_gas = P·ΔV, warum eine größere Volumenänderung bei demselben konstanten Druck mehr vom Gas geleistete Arbeit bedeutet.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Ihre T₂-vs-V₂-Linie ist das Charlessche Gesetz: Bei konstantem Druck sind Volumen und absolute Temperatur direkt proportional. Erklären Sie, warum dies direkt aus PV = nRT folgt, wenn P festgehalten wird.
- Ein Teil der Wärme, die Sie beim isobaren Erhitzen hinzufügen, geht in Arbeit (Ausdehnung) und ein anderer Teil in innere Energie über. Welcher erhält mehr von der zusätzlichen Wärme für ein einatomiges Gas (f = 3): der Arbeitsterm oder der Term der inneren Energie?
- 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
- Willkommen bei isobarer Erwärmung
- Kammer auswählen
- Abspielen drücken
- Erwärmung bei konstantem P
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.