Adiaabaatiline paisumine: jahtumine ilma soojust kaotamata

1 · Ennusta

Gaas paisub kiiresti, ilma ajata soojuse vahetamiseks oma ümbrusega (adiaabaatiliselt). Kas gaasi temperatuur muutub, kuigi soojus ei sisene ega lahku?

• Gaas jahtub — ta teeb tööd oma ümbrusele, kulutades oma sisemist energiat.
• Temperatuur jääb samaks, sest soojust ei vahetata.
• Gaas soojeneb paisudes.

2 · Seadista

1. Ava adiaabaatilise paisumise eelseadistus ja vajuta Lähtesta. 1 mol kaheaatomilist lämmastikku (f = 5) alustab 24,9 L, 300 K.
2. Lülita sisse kambris lõpptemperatuuri näit.
3. Sea iga katse jaoks siht- (lõpp-) ruumala ning kirjuta üles lõpptemperatuur ja tehtud töö.

3 · Kogu andmeid

Joonista lõpptemperatuur T₂ (y-telg) lõppruumala V₂ (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon kõverdub allapoole?

4 · Analüüsi

1. 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.
2. 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.

5 · Laienda

1. 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.
2. 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?

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte