Θερμοδυναμική
Ισόχωρη θέρμανση
Θέρμανση σε σταθερό V: όλη η θερμότητα αυξάνει την εσωτερική ενέργεια.
Ισόχωρη θέρμανση — διαδραστική προσομοίωση Θερμοδυναμική. Θέρμανση σε σταθερό V: όλη η θερμότητα αυξάνει την εσωτερική ενέργεια. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Ισόχωρη θέρμανση
Θέρμανε σε σταθερή V: όλη η θερμότητα ανεβάζει την εσωτερική ενέργεια.
Με άκαμπτα τοιχώματα δεν μπορεί να παραχθεί έργο (W = 0), ώστε ο πρώτος νόμος απλοποιείται σε Q = ΔU. Κάθε joule θερμότητας αυξάνει ευθέως τη μοριακή κινητική ενέργεια, παράγοντας τη πιο απότομη άνοδο θερμοκρασίας ανά μονάδα θερμότητας μεταξύ των βασικών διεργασιών.
- W = 0
- Q = ΔU
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
Ένα αέριο θερμαίνεται σε άκαμπτο, σφραγισμένο δοχείο, ώστε ο όγκος του δεν μπορεί να αλλάξει (ισόχωρα). Εφόσον το αέριο δεν μπορεί να διασταλεί, πού πάει όλη η προστιθέμενη θερμότητα;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Όλη η θερμότητα πηγαίνει σε εσωτερική ενέργεια, αφού δεν παράγεται έργο σε σταθερό όγκο.
- Το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας γίνεται έργο παρότι το δοχείο είναι άκαμπτο.
- Η θερμότητα μοιράζεται ισόποσα μεταξύ έργου και εσωτερικής ενέργειας, όπως στις άλλες διεργασίες.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Τελική θερμοκρασία T₂ (K)
Τι μετράς:
- Τελική πίεση P₂ (kPa)
- Προστιθέμενη θερμότητα Q (J)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή isochoric-heating και πάτησε Επαναφορά. 1 mol αερίου είναι σφραγισμένο στα 0.0249 m³, ξεκινώντας από 300 K.
- Ενεργοποίησε τις ενδείξεις πίεσης και προστιθέμενης θερμότητας.
- Ρύθμισε τη στόχο (τελική) θερμοκρασία για κάθε δοκιμή, και κατέγραψε την τελική πίεση και τη θερμότητα που προστέθηκε.
Κυρίαρχη εξίσωση
Ισόχωρη θέρμανση και εσωτερική ενέργεια — U = f/2·n·R·T
Σε σταθερό όγκο, το αέριο δεν παράγει έργο (W_gas = 0), ώστε κάθε joule προστιθέμενης θερμότητας πηγαίνει ευθέως σε εσωτερική ενέργεια: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για μία δοκιμή, υπολόγισε P₂ = nRT₂/V χρησιμοποιώντας n = 1 mol, V = 0.0249 m³, μετά Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) χρησιμοποιώντας f = 3, T₁ = 300 K. Σύγκρινε και τα δύο με τον πίνακα.
- Εφόσον το αέριο δεν μπορεί να διασταλεί (W_gas = 0), ο πρώτος νόμος δίνει Q = ΔU ακριβώς. Εξήγησε γιατί κάθε joule προστιθέμενης θερμότητας εμφανίζεται εξ ολοκλήρου ως εσωτερική ενέργεια εδώ, σε αντίθεση με το πείραμα ισοβαρούς θέρμανσης.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Η σχέση σου P₂-vs-T₂ είναι ο νόμος Gay-Lussac: σε σταθερό όγκο, η πίεση είναι ευθέως ανάλογη της απόλυτης θερμοκρασίας. Εξήγησε γιατί αυτό προκύπτει από το PV = nRT όταν το V είναι σταθερό.
- Μια σφραγισμένη χύτρα ταχύτητας θερμαίνει το φαγητό ταχύτερα εν μέρει επειδή ο παγιδευμένος ατμός δεν μπορεί να διασταλεί, ώστε η πίεση (και η θερμοκρασία) ανεβαίνουν καλά πάνω από 100°C. Χρησιμοποίησε τη σχέση αυτού του πειράματος για να εξηγήσεις γιατί ένα σφραγισμένο άκαμπτο δοχείο επιτρέπει στη θερμοκρασία να ανέβει ψηλότερα για την ίδια θερμική εισφορά από ό,τι ένα ανοιχτό.
- 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
- Καλώς όρισες στην Ισόχωρη θέρμανση
- Επίλεξε τον θάλαμο
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Θέρμανση σε σταθερή V
- Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
- Το κατάφερες!
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →