रुद्धोष्म विस्तार: गर्मी खोए बिना ठंडा करना

1 · भविष्यवाणी

एक गैस तेजी से फैलती है, उसके पास अपने परिवेश (एडियाबेटिक) के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करने का समय नहीं होता है। क्या गैस के तापमान में परिवर्तन होता है, भले ही कोई गर्मी प्रवेश न करे या बाहर न जाए?

• गैस ठंडी हो जाती है - यह अपनी आंतरिक ऊर्जा का उपयोग करके अपने परिवेश पर काम करती है।
• तापमान समान रहता है, क्योंकि ऊष्मा का आदान-प्रदान नहीं होता है।
• गैस फैलते ही गर्म हो जाती है।

2 · सेट अप

1. adiabatic-expansion प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। द्विपरमाणुक नाइट्रोजन का 1 मोल (f = 5 ) 24.9 L, 300 K से शुरू होता है।
2. चैम्बर पर final-temperature रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए लक्ष्य (अंतिम) मात्रा निर्धारित करें, और अंतिम तापमान और किए गए कार्य को रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

अपने तीन परीक्षणों के लिए अंतिम तापमान T₂ (y-अक्ष) को अंतिम मात्रा V₂ (x-अक्ष) के विरुद्ध प्लॉट करें। क्या रेखा नीचे की ओर मुड़ती है?

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. का उपयोग करके T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) की गणना करें, फिर W_gas की गणना करें = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ - T₁). दोनों की तुलना तालिका से करें।
2. प्रत्येक परीक्षण में Q = 0 के साथ, पहला नियम बिल्कुल ΔU = -W_gas देता है। ऊर्जा संरक्षण के संदर्भ में स्पष्ट करें कि एक विस्तारित गैस जो सकारात्मक कार्य करती है उसे ठंडा क्यों होना चाहिए जबकि वह गर्मी नहीं खींच सकती।

5 · विस्तार

1. एयरोसोल स्प्रे ठंडा महसूस होता है क्योंकि गैस तेजी से बाहर निकलती है और तेजी से फैलती है - आसपास के वातावरण के साथ बहुत अधिक गर्मी का आदान-प्रदान करने के लिए बहुत तेज। बताएं कि यह रुद्धोष्म शीतलन का real-world (यदि अपूर्ण है) उदाहरण क्यों है।
2. यहाँ अपने अंतिम तापमान की तुलना करें कि isothermal-compression का रिवर्स (एक इज़ोटेर्मल विस्तार) समान मात्रा में परिवर्तन के लिए क्या देगा: इज़ोटेर्मल टी को स्थिर रखता है, लेकिन यह रुद्धोष्म मामला नहीं करता है। heat-exchange धारणा को हटाने से परिणाम क्यों बदल जाता है?

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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