Thermodynamik
Isochore Erwärmung
Bei konstantem V erhitzen: gesamte Wärme erhöht innere Energie.
Isochore Erwärmung — interaktive Thermodynamik-Simulation. Bei konstantem V erhitzen: gesamte Wärme erhöht innere Energie. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Isochore Erwärmung
Erwärmung bei konstantem V: die gesamte Wärme erhöht die innere Energie.
Bei starren Wänden kann keine Arbeit verrichtet werden (W = 0), sodass sich der erste Hauptsatz auf Q = ΔU reduziert. Jedes Joule Wärme erhöht die molekulare kinetische Energie direkt und erzeugt unter den Grundprozessen den steilsten Temperaturanstieg pro Wärmeeinheit.
- W = 0
- Q = ΔU
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
Ein Gas wird in einem starren, verschlossenen Behälter erhitzt, sodass sich sein Volumen nicht ändern kann (isochorisch). Da sich das Gas nicht ausdehnen kann, wohin geht die gesamte zusätzliche Wärme?
Vorhersagen zum Abwägen
- Die gesamte Wärme wird in innere Energie umgewandelt, da bei konstantem Volumen keine Arbeit verrichtet wird.
- Der Großteil der Wärme wird in Arbeit umgewandelt, obwohl der Behälter starr ist.
- Die Wärme verteilt sich wie bei anderen Prozessen gleichmäßig zwischen Arbeit und innerer Energie.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Endtemperatur T₂ (K)
Was Sie messen:
- Enddruck P₂ (kPa)
- Wärme hinzugefügt Q (J)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Preset „Isochore Erwärmung“ und drücken Sie Zurücksetzen. 1 mol Gas ist bei 0.0249 m³ eingeschlossen und startet bei 300 K.
- Aktivieren Sie die Druck- und Wärmeanzeigen.
- Legen Sie die Zieltemperatur (Endtemperatur) für jeden Versuch fest und notieren Sie den Enddruck und die hinzugefügte Wärme.
Maßgebende Gleichung
Isochore Erwärmung und innere Energie — U = f/2·n·R·T
Bei konstantem Volumen verrichtet ein Gas keine Arbeit (W_gas = 0), sodass jedes Joule hinzugefügter Wärme direkt in innere Energie umgewandelt wird: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch P₂ = nRT₂/V mit n = 1 mol, V = 0.0249 m³, dann Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) mit f = 3, T₁ = 300 K. Vergleichen Sie beides mit der Tabelle.
- Da sich das Gas nicht ausdehnen kann (W_gas = 0), ergibt der erste Hauptsatz genau Q = ΔU. Erklären Sie, warum hier im Gegensatz zum isobaren Erwärmungsexperiment jedes Joule hinzugefügter Wärme vollständig als innere Energie angezeigt wird.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Ihr P₂-gegen-T₂-Verhältnis ist das Gesetz von Gay-Lussac: Bei konstantem Volumen ist der Druck direkt proportional zur absoluten Temperatur. Erklären Sie, warum dies aus PV = nRT folgt, wenn V fest ist.
- Ein versiegelter Schnellkochtopf erhitzt Speisen schneller, unter anderem weil sich der eingeschlossene Dampf nicht ausdehnen kann, sodass der Druck (und die Temperatur) deutlich über 100 °C ansteigen. Verwenden Sie die Beziehung dieses Experiments, um zu erklären, warum ein versiegelter starrer Behälter die Temperatur bei gleicher Wärmezufuhr höher ansteigen lässt als ein offener.
- 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 isochorer Erwärmung
- Kammer auswählen
- Abspielen drücken
- Erwärmung bei konstantem V
- 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.