Termodünaamika
Adiaabaatiline paisumine
Laienda ilma soojusvahetuseta: gaas jahtub.
Adiaabaatiline paisumine — interaktiivne Termodünaamika simulatsioon. Laienda ilma soojusvahetuseta: gaas jahtub. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Adiaabaatiline paisumine
Laienda ilma soojusvahetuseta: gaas jahtub.
Adiaabaatilises protsessis Q = 0, seega laienemistöö ammutab gaasist siseenergiat. Molekulid aeglustuvad, temperatuur langeb ja P–V tee on isotermist järsem, sest rõhku toetav soojus ei sisene.
- Q = 0
- TV^(γ−1) = konst
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Gaas paisub kiiresti, ilma ajata soojuse vahetamiseks oma ümbrusega (adiaabaatiliselt). Kas gaasi temperatuur muutub, kuigi soojus ei sisene ega lahku?
Kaalutavad ennustused
- Gaas jahtub — ta teeb tööd oma ümbrusele, kulutades oma sisemist energiat.
- Temperatuur jääb samaks, sest soojust ei vahetata.
- Gaas soojeneb paisudes.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Lõppruumala V₂ (L)
Mida sa mõõdad:
- Gaasi poolt tehtud töö W_gas (J)
- Lõpptemperatuur T₂ (K)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava adiaabaatilise paisumise eelseadistus ja vajuta Lähtesta. 1 mol kaheaatomilist lämmastikku (f = 5) alustab 24,9 L, 300 K.
- Lülita sisse kambris lõpptemperatuuri näit.
- Sea iga katse jaoks siht- (lõpp-) ruumala ning kirjuta üles lõpptemperatuur ja tehtud töö.
Juhtiv võrrand
Adiaabaatiline protsess — ΔU = Q − W
Ilma soojusvahetuseta (Q = 0) taandub esimene seadus kujule ΔU = −W_gas: paisuv gaas saab tööd teha ainult kulutades oma sisemist energiat, seega peab ta jahtuma. Rõhk ja ruumala järgivad P·V^γ = konstant.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1), kasutades γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. Seejärel arvuta W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Võrdle mõlemat tabeliga.
- Kuna Q = 0 igas katses, annab esimene seadus täpselt ΔU = −W_gas. Selgita energia jäävuse mõistes, miks paisuv gaas, kes teeb positiivset tööd, peab jahtuma, kui ta ei saa soojust sisse tõmmata.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Aerosoolipudel tundub külm, kui gaas kiirustab välja ja paisub väga kiiresti — liiga kiiresti, et ümbrusega palju soojust vahetada. Selgita, miks see on päriselu (kuigi ebatäiuslik) näide adiaabaatilisest jahtumisest.
- Võrdle siinseid lõpptemperatuure sellega, mida annaks isoteremilise kokkusurumise pöörde (st isoteremilise paisumise) sama ruumala muutuse korral: isoteremiline hoiab T konstantsena, aga see adiaabaatiline juht mitte. Miks soojusvahetuse eelduse eemaldamine muudab tulemust?
- 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
- Tere tulemast adiaabaatilise laienemise juurde
- Vali kamber
- Vajuta Esita
- Laienemine ilma soojusvooluta
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.