Ideaalgaasi seadus: rõhk, ruumala ja temperatuur
1 · Ennusta
Fikseeritud hulk gaasi on suletud jäigasse anumasse. Kui sa teda soojendad, mis juhtub tema rõhuga?
- Rõhk kahaneb, kui temperatuur tõuseb.
- Rõhk kasvab proportsionaalselt temperatuuriga.
- Rõhk ei sõltu temperatuurist.
2 · Seadista
- Ava ideaalgaasi liivakasti eelseadistus ja vajuta Lähtesta. 1 mol argooni täidab fikseeritud ruumala 0.0249 m³.
- Lülita sisse kambris rõhu näit.
- Sea iga katse jaoks gaasi temperatuur ja kirjuta üles rõhk.
3 · Kogu andmeid
| Temperatuur T (K) | Sisemine energia U (J) | Rõhk P (kPa) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 450.00 | ||
| 600.00 |
Joonista rõhk P (y-telg) temperatuuri T (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon on sirge läbi origo?
4 · Analüüsi
- Arvuta ühes katses P = nRT/V, kasutades n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Võrdle tabeliga.
- Selgita, miks fikseeritud ruumala ja ainehulga korral on rõhk ja absoluuttemperatuur otseselt võrdelised.
5 · Laienda
- Ideaalgaasi seadus nõuab temperatuuri kelvinites, mitte Celsiustes. Selgita, miks Celsiuse kasutamine (mis lubab negatiivseid ja nullväärtusi) rikub sinu leitud otsese võrdelisuse.
- Sinu sisemise energia veerg kasvab samuti temperatuuriga fikseeritud ruumala juures. Selgita U = (f/2)nRT abil, miks fikseeritud hulga gaasi soojendamine konstantsel ruumalal tõstab koos tema rõhku ja sisemist energiat.
Selle eksperimendi füüsika
Ideaalgaasi seadus
n mooli ideaalgaasi korral on rõhk, ruumala ja temperatuur seotud võrrandiga P·V = n·R·T. Fikseeritud n ja V juures tõuseb rõhk otseselt võrdeliselt absoluuttemperatuuriga.
Ideaalgaasi sisemine energia
Ideaalgaasi sisemine energia sõltub ainult tema temperatuurist (ja vabadusastmete arvust f), mitte rõhust ega ruumalast eraldi: U = (f/2)nRT.
Termodünaamika
- Kineetiline teooria: temperatuur ja molekulide kiirus
- Isoteremiline kokkusurumine: konstantsel temperatuuril tehtav töö
- Isobaariline soojendamine: paisumine konstantsel rõhul
- Isohooriline soojendamine: rõhu tõus konstantsel ruumalal
- Adiaabaatiline paisumine: jahtumine ilma soojust kaotamata
- Kalorimeetria: kuuma ja külma segamine
- Soojusjuhtimine: soojusevool läbi vard
- Carnot' tsükkel: suurim võimalik masina kasutegur
- Otto tsükkel: bensiinimootori idealiseeritud mudel
- Pööratud Carnot' tsükkel: külmik
- Stirlingi tsükkel: isoteremilised taktid regeneratsiooniga
- Entroopia muutus pööratavas isoteremilises paisumises