Isobaarinen lämmitys: laajeneminen vakiopaineessa

1 · Ennusta

Kaasua lämmitetään vakiopaineessa, joten se laajenee (isobaarinen). Jos annat sen laajeta suurempaan lopputilavuuteen, tekeekö kaasu enemmän työtä ympäristöönsä?

2 · Kokoa

  1. Avaa isobaarinen lämmitys -esiasetus ja paina Nollaa. 1 mol kaasua alkaa arvoista 24.9 L, 300 K, vakiopaineessa.
  2. Ota käyttöön lopputilavuus- ja loppulämpötilan lukema kammiosta.
  3. Aseta tavoite (loppu)tilavuus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa lopputilavuus ja tehty työ.

3 · Kerää data

Lopputilavuus V₂ (L)Kaasun tekemä työ W_gas (J)Loppulämpötila T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

Kuvaa lopputilavuus T₂ (y-akseli) lopputilavuutta V₂ vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko viiva suora origon kautta?

4 · Analysoi

  1. Yhdelle suoritukselle laske W_gas = P₁(V₂ − V₁) arvolla P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, sitten T₂ = T₁·V₂/V₁. Vertaa molempia taulukkoon.
  2. Selitä kaavalla W_gas = P·ΔV, miksi suurempi tilavuusmuutos samalla vakiopaineella merkitsee enemmän kaasun tekemää työtä.

5 · Laajenna

  1. T₂-vs-V₂-viivasi on Charlen laki: vakiopaineessa tilavuus ja absoluuttinen lämpötila ovat suoraan verrannollisia. Selitä, miksi tämä seuraa suoraan kaavasta PV = nRT, kun P pidetään kiinteänä.
  2. Osa isobaarisen lämmityksen aikana lisäämästäsi lämmöstä menee työhön (laajeneminen) ja osa sisäenergiaan. Kumpi saa enemmän lisätyä lämpöä yksiatomiselle kaasulle (f = 3): työterminä vai sisäenergiaterminä?

Tämän kokeen fysiikka

Isobaarinen työ

Vakiopaineessa laajenevan kaasun tekemä työ on yksinkertaisesti paine kertaa tilavuusmuutos: W_gas = P·ΔV – suorakulmion pinta-ala vaakasuoran viivan alla P-V-kaaviossa.

← Takaisin kokeeseen

Termodynamiikka

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia