Θερμοδυναμική
Sandbox ιδανικού αερίου
Άλλαξε n, V και T και δες το P να ακολουθεί PV = nRT.
Sandbox ιδανικού αερίου — διαδραστική προσομοίωση Θερμοδυναμική. Άλλαξε n, V και T και δες το P να ακολουθεί PV = nRT. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Νόμος ιδανικού αερίου
Άλλαξε n, V και T και δες το P να ακολουθεί το PV = nRT.
Ο νόμος ιδανικού αερίου συνδυάζει τους νόμους των Boyle, Charles και Avogadro σε μία εξίσωση κατάστασης. Αυτό το sandbox κρατά τη θερμοκρασία ρητή ώστε να βλέπεις την πίεση να ανεβαίνει όταν ο όγκος μικραίνει ή τα γραμμομόρια αυξάνονται. Οι μοριακές κρούσεις στον τοίχο του εμβόλου παράγουν τη μακροσκοπική ένδειξη πίεσης.
- PV = nRT
- KE_avg ∝ T
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Σταθερή ποσότητα αερίου είναι σφραγισμένη σε άκαμπτο δοχείο. Αν τη θερμάνεις, τι θα γίνει με την πίεσή της;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Η πίεση μειώνεται καθώς η θερμοκρασία ανεβαίνει.
- Η πίεση μεγαλώνει αναλογικά με τη θερμοκρασία.
- Η πίεση δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Θερμοκρασία T (K)
Τι μετράς:
- Εσωτερική ενέργεια U (J)
- Πίεση P (kPa)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή ideal-gas-sandbox και πάτησε Επαναφορά. 1 mol αργού γεμίζει σταθερό όγκο 0.0249 m³.
- Ενεργοποίησε την ένδειξη πίεσης στον θάλαμο.
- Ρύθμισε τη θερμοκρασία αερίου για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την πίεση.
Κυρίαρχη εξίσωση
Νόμος ιδανικού αερίου — P = n·R·T / V
Για n γραμμομόρια ιδανικού αερίου, πίεση, όγκος και θερμοκρασία είναι δεμένα μεταξύ τους από το P·V = n·R·T. Σε σταθερά n και V, η πίεση ανεβαίνει ευθέως ανάλογα με την απόλυτη θερμοκρασία.
Εσωτερική ενέργεια ιδανικού αερίου — U = f/2·n·R·T
Η εσωτερική ενέργεια ιδανικού αερίου εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία του (και τους βαθμούς ελευθερίας f), όχι από την πίεση ή τον όγκο χωριστά: U = (f/2)nRT.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για μία δοκιμή, υπολόγισε P = nRT/V χρησιμοποιώντας n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Σύγκρινε με τον πίνακα.
- Εξήγησε γιατί, σε σταθερό όγκο και ποσότητα αερίου, η πίεση και η απόλυτη θερμοκρασία είναι ευθέως ανάλογες.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Ο νόμος ιδανικού αερίου απαιτεί θερμοκρασία σε kelvin, όχι σε Κελσίου. Εξήγησε γιατί η χρήση Κελσίου (που επιτρέπει αρνητικές και μηδενικές τιμές) θα έσπαγε την ευθεία αναλογία που βρήκες.
- Η στήλη εσωτερικής ενέργειάς σου μεγαλώνει επίσης με τη θερμοκρασία, σε σταθερό όγκο. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας U = (f/2)nRT, γιατί η θέρμανση σταθερής ποσότητας αερίου σε σταθερό όγκο αυξάνει μαζί την πίεσή του και την εσωτερική του ενέργεια.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Πάνω ή κάτω;
- Ανέβασε τη θερμοκρασία
- Κατέγραψε την πίεση
- Άνοιξε τα δεδομένα
- Εξήγησε τα τεκμήριά σου
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →