ترمودینامیک
جعبهبازی گاز ایدهآل
n، V و T را عوض کنید و ببینید P از PV = nRT پیروی میکند.
جعبهبازی گاز ایدهآل — شبیهسازی تعاملی ترمودینامیک. n، V و T را عوض کنید و ببینید P از PV = nRT پیروی میکند. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
قانون گاز ایدهآل
n، V و T را عوض کنید و ببینید P از PV = nRT پیروی میکند.
قانون گاز ایدهآل قوانین بویل، شارل و آووگادرو را در یک معادلهٔ حالت ترکیب میکند. این محفظه دما را صریح نگه میدارد تا ببینید با کوچکشدن حجم یا افزایش مولها فشار بالا میرود. برخورد مولکولها با دیوارهٔ پیستون قرائت فشار کلان را میسازد.
- PV = nRT
- KE_avg ∝ T
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
مقدار ثابتی گاز در ظرفی صلب دربسته است. اگر گرمش کنید، با فشارش چه میشود؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- فشار با بالا رفتن دما کم میشود.
- فشار با دما متناسب زیاد میشود.
- فشار به دما بستگی ندارد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- دما T (K)
آنچه اندازه میگیرید:
- انرژی درونی U (J)
- فشار P (kPa)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم جعبهٔ ورایش گاز ایدهآل را باز کنید و Reset بزنید. 1 مول آرگون حجم ثابت 0.0249 m³ را پر میکند.
- قرائت فشار را روی اتاقک فعال کنید.
- دمای گاز را برای هر آزمایش تنظیم کنید و فشار را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
قانون گاز ایدهآل — P = n·R·T / V
برای n مول گاز ایدهآل، فشار و حجم و دما با P·V = n·R·T به هم قفل شدهاند. در n و V ثابت، فشار مستقیماً متناسب با دمای مطلق بالا میرود.
انرژی درونی گاز ایدهآل — U = f/2·n·R·T
انرژی درونی گاز ایدهآل فقط به دمای آن (و درجههای آزادی f) بستگی دارد، نه جداگانه به فشار یا حجم: U = (f/2)nRT.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، با n = 1 mol و R = 8.314 J/(mol·K) و V = 0.0249 m³ مقدار P = nRT/V را حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا در حجم و مقدار گاز ثابت، فشار و دمای مطلق مستقیماً متناسباند.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- قانون گاز ایدهآل دما را بر حسب کلوین میخواهد نه سلسیوس. توضیح دهید چرا استفاده از سلسیوس (که مقدارهای منفی و صفر دارد) تناسب مستقیمی را که یافتید میشکند.
- ستون انرژی درونی شما نیز در حجم ثابت با دما بزرگ میشود. با U = (f/2)nRT توضیح دهید چرا گرم کردن مقدار معینی گاز در حجم ثابت، هم فشار و هم انرژی درونی آن را با هم افزایش میدهد.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- بالا یا پایین؟
- دما را بالا ببرید
- ثبت فشار
- بازکردن دادهها
- توضیح شواهدتان
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.