ترمودینامیک
گرمایش همحجم
در V ثابت گرم کنید: همهٔ گرما انرژی درونی را بالا میبرد.
گرمایش همحجم — شبیهسازی تعاملی ترمودینامیک. در V ثابت گرم کنید: همهٔ گرما انرژی درونی را بالا میبرد. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
گرمایش همحجم
در V ثابت گرم کنید: همهٔ گرما انرژی درونی را بالا میبرد.
با دیوارههای صلب هیچ کاری نمیتواند انجام شود (W = 0)، پس قانون اول به Q = ΔU فروکاسته میشود. هر ژول گرما مستقیم انرژی جنبشی مولکولی را بالا میبرد و تندترین افزایش دما بهازای هر واحد گرما را در میان فرایندهای پایه میسازد.
- W = 0
- Q = ΔU
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 ظرفی صلب و دربسته گرم میشود، پس حجمش نمیتواند تغییر کند (همحجم). چون گاز نمیتواند منبسط شود، همهٔ گرمای افزوده کجا میرود؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- همهٔ گرما به انرژی درونی میرود، چون در حجم ثابت کاری انجام نمیشود.
- بیشتر گرما کار میشود با آنکه ظرف صلب است.
- گرما میان کار و انرژی درونی نصف میشود، مثل فرایندهای دیگر.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- دمای نهایی T₂ (K)
آنچه اندازه میگیرید:
- فشار نهایی P₂ (kPa)
- گرمای افزوده Q (J)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم گرمایش همحجم را باز کنید و Reset بزنید. 1 مول گاز در 0.0249 m³ دربسته، از 300 K شروع میشود.
- قرائتهای فشار و گرمای افزوده را فعال کنید.
- دمای هدف (نهایی) را برای هر آزمایش تنظیم کنید و فشار نهایی و گرمای افزوده را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
گرمایش همحجم و انرژی درونی — U = f/2·n·R·T
در حجم ثابت گاز کاری انجام نمیدهد (W_gas = 0)، پس هر ژول گرمای افزوده مستقیماً به انرژی درونی میرود: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، با n = 1 mol و V = 0.0249 m³ مقدار P₂ = nRT₂/V و سپس مقدار Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) را با f = 3 و T₁ = 300 K حساب کنید. هر دو را با جدول مقایسه کنید.
- چون گاز نمیتواند منبسط شود (W_gas = 0)، قانون اول دقیقاً Q = ΔU میدهد. توضیح دهید چرا اینجا برخلاف آزمایش گرمایش همفشار، هر ژول گرمای افزوده تماماً بهصورت انرژی درونی ظاهر میشود.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- رابطهٔ P₂ برحسب T₂ شما قانون گیلوساک است: در حجم ثابت، فشار مستقیماً متناسب با دمای مطلق است. توضیح دهید چرا این از PV = nRT وقتی V ثابت است نتیجه میشود.
- قابلمهٔ فشارِ دربسته غذا را تندتر میپزد، بخشی چون بخار محبوس نمیتواند منبسط شود و فشار (و دما) بالای 100°C میرود. با رابطهٔ این آزمایش توضیح دهید چرا ظرف صلبِ دربسته اجازه میدهد دما برای همان گرمای ورودی بالاتر از ظرف باز برود.
- 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 همحجم خوش آمدید
- انتخاب اتاقک
- Play را بفشارید
- گرمکردن در V 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.