Thermodynamik
Isotherme Kompression
Bei konstantem T komprimieren: ΔU = 0, also Q = W.
Isotherme Kompression — interaktive Thermodynamik-Simulation. Bei konstantem T komprimieren: ΔU = 0, also Q = W. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Isothermer Prozess
Kompression bei konstantem T: ΔU = 0, also Q = W.
Bei einem isothermen Prozess hängt die innere Energie eines idealen Gases nur von der Temperatur ab, daher ist ΔU = 0. Jede am Gas verrichtete Arbeit muss als Wärme an das Reservoir abgegeben werden. Beobachte, wie die P-V-Kurve PV = konstant folgt, während sich der Kolben bewegt.
- ΔU = 0
- Q = 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
Ein Gas wird auf ein kleineres Volumen komprimiert, während seine Temperatur konstant gehalten wird (isotherm). Ist mehr Arbeit erforderlich, um es weiter zu komprimieren?
Vorhersagen zum Abwägen
- Das Komprimieren auf ein kleineres Endvolumen erfordert weniger Arbeit.
- Das Komprimieren auf ein kleineres Endvolumen erfordert mehr Arbeit (ein negativeres Wgas).
- Der Arbeitsaufwand ist unabhängig vom endgültigen Volumen derselbe.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Endvolumen V₂ (L)
Was Sie messen:
- Von Gas W_gas geleistete Arbeit (J)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie das Preset „Isotherme Kompression“ und drücken Sie Zurücksetzen. 1 mol Gas startet bei 49.9 L, 300 K.
- Aktivieren Sie die Anzeige der am Gas geleisteten Arbeit.
- Legen Sie das Zielvolumen (Endvolumen) für jeden Versuch fest und zeichnen Sie die vom Gas geleistete Arbeit auf.
Maßgebende Gleichung
Erster Hauptsatz der Thermodynamik — ΔU = Q − W
Die interne Energieänderung entspricht der zugeführten Wärme abzüglich der vom Gas geleisteten Arbeit: ΔU = Q − W. Für einen isothermen Idealgasprozess ist ΔU = 0, sodass die gesamte am Gas verrichtete Arbeit als Wärme austritt.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) mit n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- W_gas ist in jedem Versuch negativ. Erklären Sie, was ein negativer Wert für ein zu komprimierendes Gas physikalisch bedeutet und warum die Komprimierung auf ein kleineres V₂ W_gas negativer macht.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Da ΔU = 0 für jeden isothermen Prozess (die Temperatur ändert sich nicht), besagt das erste Gesetz auch hier Q = W_gas. Fließt bei dieser Kompression Wärme in das Gas hinein oder aus ihm heraus? Erklären Sie dies anhand Ihrer Zeichenkonvention.
- Um das Gas beim Komprimieren auf einer konstanten Temperatur zu halten, benötigen reale Experimente einen Wärmespeicher in Kontakt mit dem Zylinder. Erklären Sie, warum die Kompression das Gas aufheizen würde, wenn dieses Reservoir nicht vorhanden wäre.
- 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 isothermer Kompression
- Kammer auswählen
- Abspielen drücken
- Kompression bei konstantem T
- 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.