ترمودینامیک
تراکم همدما
در دمای ثابت فشرده کنید: ΔU = 0، پس Q = W.
تراکم همدما — شبیهسازی تعاملی ترمودینامیک. در دمای ثابت فشرده کنید: ΔU = 0، پس Q = W. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
فرایند همدما
در دمای ثابت فشرده کنید: ΔU = 0، پس Q = W.
طی فرایندی همدما، انرژی درونی گاز ایدهآل فقط به دما بستگی دارد، پس ΔU = 0. هر کاری که روی گاز انجام شود باید بهصورت گرما به مخزن برود. ببینید منحنی P–V با حرکت پیستون از PV = ثابت پیروی میکند.
- ΔU = 0
- Q = 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 تا حجم کوچکتری فشرده میشود در حالی که دمایش ثابت نگه داشته شده (همدما). برای فشردهکردن بیشتر، کار بیشتری لازم است؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- تراکم به حجم نهایی کوچکتر، کار کمتری میخواهد.
- تراکم به حجم نهایی کوچکتر، کار بیشتر میخواهد (Wgas منفیتر).
- کار لازم مستقل از حجم نهایی همان است.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- حجم نهایی V₂ (L)
آنچه اندازه میگیرید:
- کار انجامشده توسط گاز W_gas (J)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم تراکم همدما را باز کنید و Reset بزنید. 1 مول گاز از 49.9 L و 300 K شروع میکند.
- قرائت کارِ انجامشده بر گاز را فعال کنید.
- حجم هدف (نهایی) را برای هر آزمایش تنظیم کنید و کارِ گاز را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
قانون اول ترمودینامیک — ΔU = Q − W
تغییر انرژی درونی برابر است با گرمای افزوده منهای کار انجامشده توسط گاز: ΔU = Q − W. در فرایند همدمای گاز ایدهآل، ΔU = 0 است، پس تمام کاری که روی گاز انجام میشود بهصورت گرما خارج میشود.
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 T = 300 K مقدار W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) را حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- W_gas در هر آزمایش منفی است. توضیح دهید مقدار منفی برای گازِ در حال تراکم فیزیکی چه معنایی دارد و چرا تراکم به V₂ کوچکتر، W_gas را منفیتر میکند.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- چون ΔU = 0 برای هر فرایند همدما (دما تغییر نمیکند)، قانون اول اینجا نیز میگوید Q = W_gas. در این تراکم، گرما به داخل گاز جریان دارد یا از آن خارج؟ با قرارداد علامت خود توضیح دهید.
- برای نگهداشتن دمای گاز هنگام تراکم، آزمایشهای واقعی به مخزن گرماییِ در تماس با سیلندر نیاز دارند. توضیح دهید چرا بدون آن مخزن، تراکم گاز را گرم میکرد.
- 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 تراکم همدما خوش آمدید
- انتخاب محفظه
- Play را بفشارید
- تراکم در دمای 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.