Isothermal Compression: Gawain sa Constant na Temperatura
1 · Humula
Ang gas ay piniipit sa mas maliit na volume habang hawak ang temperatura (isothermal). Kailangan ba ng mas maraming gawain para pihitin ito nang mas lubos?
- Ang pihitin sa mas maliit na final na volume ay nangangailangan ng mas kaunting gawain.
- Ang pihitin sa mas maliit na final na volume ay nangangailangan ng mas maraming gawain (mas negatibong Wgas).
- Pareho ang kailangang gawain anuman ang final na volume.
2 · Mag-set Up
- Buksan ang isothermal-compression preset at pindutin ang I-reset. 1 mol ng gas ang nagsisimula sa 49.9 L, 300 K.
- I-enable ang work-done-on-gas readout.
- Itakda ang target (final) na volume sa bawat trial at itala ang gawaing ginawa ng gas.
3 · Mangulekta ng Data
| Final na volume V₂ (L) | Work done by gas W_gas (J) |
|---|---|
| 24.94 | |
| 16.63 | |
| 12.47 |
I-plot ang W_gas (y-axis) laban sa ln(V₂/V₁) (x-axis) para sa tatlong trial mo, gamit ang V₁ = 49.9 L.
4 · Mag-analisa
- Para sa isang trial, kalkulahin ang W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) gamit ang n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Ihambing sa table.
- Negatibo ang W_gas sa bawat trial. Ipaliwanag kung ano ang pisikal na ibig sabihin ng negatibong value para sa piniipit na gas, at kung bakit mas negatibo ang W_gas kapag piniipit sa mas maliit na V₂.
5 · Palawakin
- Dahil ΔU = 0 para sa kahit anong isothermal na process (hindi nagbabago ang temperatura), sinasabi ng unang batas na Q = W_gas dito rin. Papasok ba o lumalabas ang init sa gas sa compression na ito? Ipaliwanag gamit ang sign convention mo.
- Para panatilihing constant ang temperatura ng gas habang piniipit, kailangan ng tunay na experiment ng heat reservoir na nakadikit sa silindro. Ipaliwanag kung bakit mag-iinit ang gas kapag wala ang reservoir na iyon.
Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito
Unang Batas ng Thermodynamics
Ang pagbabago ng internal energy ay katumbas ng init na idinagdag bawas ang gawaing ginawa ng gas: ΔU = Q − W. Para sa isothermal na ideal-gas process, ΔU = 0, kaya ang lahat ng gawaing ginawa sa gas ay lumalabas bilang init.