Termodinamika
Adijabatsko širenje
Širi bez izmjene topline: plin se hladi.
Adijabatsko širenje — interaktivna simulacija: Termodinamika. Širi bez izmjene topline: plin se hladi. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Adijabatsko širenje
Širi bez izmjene topline: plin se hladi.
U adijabatskom procesu Q = 0, pa rad širenja crpi unutarnju energiju iz plina. Molekule usporavaju, temperatura pada, a P–V putanja je strmija od izoterme jer toplina ne ulazi da održi tlak.
- Q = 0
- TV^(γ−1) = konst.
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Plin se brzo širi, bez vremena za izmjenu topline s okolinom (adijabatski). Mijenja li se temperatura plina iako toplina ne ulazi ni izlazi?
Predviđanja za odvagnuti
- Plin se hladi — vrši rad na okolini koristeći vlastitu unutarnju energiju.
- Temperatura ostaje ista, jer se toplina ne izmjenjuje.
- Plin se zagrijava dok se širi.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Konačni volumen V₂ (L)
Što mjeriš:
- Rad plina W_gas (J)
- Konačna temperatura T₂ (K)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav adiabatic-expansion i pritisni Resetiraj. 1 mol diatomnog dušika (f = 5) počinje na 24.9 L, 300 K.
- Omogući očitanje konačne temperature na komori.
- Postavi ciljni (konačni) volumen za svaki pokušaj i zabilježi konačnu temperaturu i rad.
Odgovarajuća jednadžba
Adijabatski proces — ΔU = Q − W
Bez izmjene topline (Q = 0), prvi zakon svodi se na ΔU = −W_gas: šireći plin može vršiti rad samo trošeći vlastitu unutarnju energiju, pa se mora ohladiti. Tlak i volumen slijede P·V^γ = konstanta.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) koristeći γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. Zatim izračunaj W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Usporedi oba s tablicom.
- Uz Q = 0 u svakom pokušaju, prvi zakon daje ΔU = −W_gas točno. Objasni, u terminima očuvanja energije, zašto šireći plin koji vrši pozitivan rad mora ohladiti kad ne može uvući toplinu.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Sprej za osvježavanje osjeća se hladno dok gas juri van i brzo se širi — prebrzo da izmijeni mnogo topline s okolinom. Objasni zašto je ovo stvarni (makar nesavršen) primjer adijabatskog hlađenja.
- Usporedi svoje konačne temperature ovdje s onim što bi obrnuti slučaj isothermal-compression (izotermno širenje) dao za istu promjenu volumena: izotermno drži T stalnim, a ovaj adijabatski slučaj ne. Zašto uklanjanje pretpostavke izmjene topline mijenja ishod?
- 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
- Dobro došli u adijabatsko širenje
- Odaberi komoru
- Pritisni Pokreni
- Širenje bez toka topline
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →