Isokoorinen lämmitys: paineen nousu vakiotilavuudessa

1 · Ennusta

Kaasua lämmitetään jäykässä, suljetussa astiassa, joten sen tilavuus ei voi muuttua (isokoorinen). Koska kaasu ei voi laajeta, minne kaikki lisätty lämpö menee?

• Kaikki lämpö menee sisäenergiaan, koska vakitilavuudessa ei tehdä työtä.
• Suurin osa lämmöstä muuttuu työksi, vaikka astia on jäykkä.
• Lämpö jakautuu tasaisesti työn ja sisäenergian välillä, kuten muissakin prosesseissa.

2 · Kokoa

1. Avaa isokoorinen lämmitys -esiasetus ja paina Nollaa. 1 mol kaasua on suljettu tilavuuteen 0.0249 m³, alkaen 300 K.
2. Ota käyttöön paineen ja lisätyn lämmön lukemat.
3. Aseta tavoite (loppu)lämpötila jokaiselle suoritukselle ja kirjaa lopppupaine ja lisätty lämpö.

3 · Kerää data

Kuvaa lisätty lämpö Q (y-akseli) loppulämpötilaa T₂ vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske P₂ = nRT₂/V arvoilla n = 1 mol, V = 0.0249 m³, sitten Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) arvoilla f = 3, T₁ = 300 K. Vertaa molempia taulukkoon.
2. Koska kaasu ei voi laajeta (W_gas = 0), ensimmäinen laki antaa Q = ΔU täsmälleen. Selitä, miksi jokainen lisätyn lämmön joule ilmestyy kokonaan sisäenergiana tässä, toisin kuin isobaarisessa lämmityskokeessa.

5 · Laajenna

1. P₂-vs-T₂-suhteesi on Gay-Lussacin laki: vakiotilavuudessa paine on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan. Selitä, miksi tämä seuraa kaavasta PV = nRT, kun V on kiinteä.
2. Suljettu painekeitin lämmittää ruokaa nopeammin osittain siksi, että vangittu höyry ei voi laajeta, joten paine (ja lämpötila) nousee selvästi arvon 100 °C ylle. Käytä tämän kokeen suhdetta selittääksesi, miksi suljettu jäykkä astia antaa lämpötilan nousta korkeammalle samalla lämmönsyötöllä kuin avoin astia.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia