ترمودینامیک
گرمایش همفشار
در P ثابت گرم کنید: گاز منبسط میشود و کار میکند.
گرمایش همفشار — شبیهسازی تعاملی ترمودینامیک. در P ثابت گرم کنید: گاز منبسط میشود و کار میکند. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
گرمایش همفشار
در P ثابت گرم کنید: گاز منبسط میشود و کار میکند.
در فشار ثابت، گرمایش گاز ایدهآل انبساط را وادار میکند تا گاز روی محیط کار انجام دهد در حالی که دما بالا میرود. از قانون اول، Q = ΔU + W؛ بخشی از گرمای جذبشده انرژی درونی را بالا میبرد و بخشی هزینهٔ کار انبساط را میپردازد.
- W = PΔV
- Q = ΔU + W
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
گازی در فشار ثابت گرم میشود، پس منبسط میشود (همفشار). اگر بگذارید به حجم نهایی بزرگتری برسد، گاز کار بیشتری بر محیطش میکند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- حجم نهایی بزرگتر یعنی کار کمترِ گاز.
- کار انجامشده به حجم نهایی بستگی ندارد.
- حجم نهایی بزرگتر یعنی کار بیشترِ گاز.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- حجم نهایی V₂ (L)
آنچه اندازه میگیرید:
- کار انجامشده توسط گاز W_gas (J)
- دمای نهایی T₂ (K)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم گرمایش همفشار را باز کنید و Reset بزنید. 1 مول گاز از 24.9 L و 300 K در فشار ثابت شروع میکند.
- قرائت دمای نهایی را روی اتاقک فعال کنید.
- حجم هدف (نهایی) را برای هر آزمایش تنظیم کنید و دمای نهایی و کار انجامشده را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
کار همفشار — W = P·ΔV
در فشار ثابت، کار انجامشده توسط گازِ منبسطشده بهسادگی حاصلضرب فشار در تغییر حجم است: W_gas = P·ΔV — مساحت مستطیل زیر خط افقی روی نمودار P-V.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، با P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa مقدار W_gas = P₁(V₂ − V₁) و سپس T₂ = T₁·V₂/V₁ را حساب کنید. هر دو را با جدول مقایسه کنید.
- با استفاده از W_gas = P·ΔV توضیح دهید چرا تغییر حجم بزرگتر در همان فشار ثابت یعنی کار بیشترِ گاز.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- خط T₂ برحسب V₂ شما قانون شارل است: در فشار ثابت، حجم و دمای مطلق مستقیماً متناسباند. توضیح دهید چرا این نتیجه مستقیم PV = nRT وقتی P ثابت نگه داشته میشود.
- در گرمایش همفشار، بخشی از گرمایی که میدهید صرف کار (انبساط) میشود و بخشی صرف انرژی درونی. برای گاز تکاتمی (f = 3) کدام سهم بیشتری از گرمای افزوده میبرد: جملهٔ کار یا جملهٔ انرژی درونی؟
- 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
- به گرمایش همفشار خوش آمدید
- انتخاب اتاقک
- Play را بفشارید
- گرمکردن در P ثابت
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.