Ισόχωρη θέρμανση: Άνοδος πίεσης σε σταθερό όγκο

1 · Πρόβλεψε

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;

• 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.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή isochoric-heating και πάτησε Επαναφορά. 1 mol αερίου είναι σφραγισμένο στα 0.0249 m³, ξεκινώντας από 300 K.
2. Ενεργοποίησε τις ενδείξεις πίεσης και προστιθέμενης θερμότητας.
3. Ρύθμισε τη στόχο (τελική) θερμοκρασία για κάθε δοκιμή, και κατέγραψε την τελική πίεση και τη θερμότητα που προστέθηκε.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε την προστιθέμενη θερμότητα Q (άξονας y) έναντι της τελικής θερμοκρασίας T₂ (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου.

4 · Ανάλυση

1. 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.
2. 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.

5 · Επέκταση

1. 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.
2. 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.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής