Termodynamiikka
Isoterminen tiivistys
Tiivistä vakiolämpötilassa: ΔU = 0, joten Q = W.
Isoterminen tiivistys – interaktiivinen Termodynamiikka-simulaatio. Tiivistä vakiolämpötilassa: ΔU = 0, joten Q = W. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Isoterminen prosessi
Tiivistä vakiolämpötilassa: ΔU = 0, joten Q = W.
Isotermisessä prosessissa ideaalikaasun sisäenergia riippuu vain lämpötilasta, joten ΔU = 0. Kaikki kaasuun tehty työn on poistuttava lämpönä säiliöön. Katsele P–V-käyrän seuraavan kaavaa PV = vakio, kun mäntä liikkuu.
- ΔU = 0
- Q = W
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Kaasu tiivistetään pienempään tilavuuteen, kun sen lämpötilaa pidetään vakiona (isoterminen). Vaatiiko pidemmälle tiivistäminen enemmän työtä?
Punniteltavat ennusteet
- Tiivistäminen pienempään lopputilavuuteen vaatii vähemmän työtä.
- Tiivistäminen pienempään lopputilavuuteen vaatii enemmän työtä (negatiivisempi Wgas).
- Tarvittava työ on sama riippumatta lopputilavuudesta.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Lopputilavuus V₂ (L)
Mitä mittaat:
- Kaasun tekemä työ W_gas (J)
Miten tutkimus etenee
- Avaa isoterminen tiivistys -esiasetus ja paina Nollaa. 1 mol kaasua alkaa arvoista 49.9 L, 300 K.
- Ota käyttöön kaasuun tehty työ -lukema.
- Aseta tavoite (loppu)tilavuus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa kaasun tekemä työ.
Hallitseva yhtälö
Termodynamiikan ensimmäinen laki — ΔU = Q − W
Sisäenergian muutos on yhtä suuri kuin lisätty lämpö miinus kaasun tekemä työ: ΔU = Q − W. Isotermeelle ideaalikaasuprosessille ΔU = 0, joten kaikki kaasuun tehty työ poistuu lämpönä.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Yhdelle suoritukselle laske W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) arvoilla n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Vertaa taulukkoon.
- W_gas on negatiivinen jokaisessa suorituksessa. Selitä, mitä negatiivinen arvo tarkoittaa fysikaalisesti tiivistettävälle kaasulle, ja miksi pienempään V₂:een tiivistäminen tekee W_gas:sta negatiivisemman.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Koska ΔU = 0 mille tahansa isotermeelle prosessille (lämpötila ei muutu), ensimmäinen laki sanoo myös tässä Q = W_gas. Viruu lämpö kaasuun vai kaasusta tässä tiivistyksessä? Selitä etumerkkisopimuksesi avulla.
- Kaasun pitämiseksi vakiolämpötilassa tiivistämisen aikana todelliset kokeet tarvitsevat lämpösäiliön kosketuksessa sylinteriin. Selitä, miksi tiivistys lämmittäisi kaasua, jos kyseinen säiliö ei olisi siellä.
- 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
- Tervetuloa isoterminen tiivistymiseen
- Valitse kammio
- Paina Toista
- Tiivistys vakiolämpötilassa
- Avaa Ominaisuudet-paneeli
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →