Termodinamika
Izohorno zagrijavanje
Zagrijavaj pri stalnom V: sva toplina podiže unutarnju energiju.
Izohorno zagrijavanje — interaktivna simulacija: Termodinamika. Zagrijavaj pri stalnom V: sva toplina podiže unutarnju energiju. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Izohorno zagrijavanje
Zagrijavaj pri stalnom V: sva toplina diže unutarnju energiju.
Uz krute stijenke rad nije moguć (W = 0), pa se prvi zakon svodi na Q = ΔU. Svaki džul topline izravno povećava kinetičku energiju molekula, dajući najstrmiji porast temperature po jedinici topline među osnovnim procesima.
- W = 0
- Q = ΔU
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 zagrijava u krutom, zatvorenom spremniku, pa se volumen ne može mijenjati (izohorno). Budući da se plin ne može širiti, gdje odlazi sva dodana toplina?
Predviđanja za odvagnuti
- Sva toplina ide u unutarnju energiju, jer se pri stalnom volumenu ne vrši rad.
- Većina topline postaje rad iako je spremnik krut.
- Toplina se ravnomjerno dijeli između rada i unutarnje energije, kao u drugim procesima.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Konačna temperatura T₂ (K)
Što mjeriš:
- Konačni tlak P₂ (kPa)
- Dodata toplina Q (J)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav isochoric-heating i pritisni Resetiraj. 1 mol plina zatvoren je na 0.0249 m³, počinje na 300 K.
- Omogući očitanja tlaka i dodane topline.
- Postavi ciljnu (konačnu) temperaturu za svaki pokušaj i zabilježi konačni tlak i dodanu topline.
Odgovarajuća jednadžba
Izohorno zagrijavanje i unutarnja energija — U = f/2·n·R·T
Pri stalnom volumenu plin ne vrši rad (W_gas = 0), pa svaki džul dodane topline ide izravno u unutarnju energiju: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj P₂ = nRT₂/V koristeći n = 1 mol, V = 0.0249 m³, zatim Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) koristeći f = 3, T₁ = 300 K. Usporedi oba s tablicom.
- Budući da se plin ne može širiti (W_gas = 0), prvi zakon daje Q = ΔU točno. Objasni zašto se ovdje svaki džul dodane topline pojavljuje u cijelosti kao unutarnja energija, za razliku od izobarnog zagrijavanja.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Tvoj odnos P₂ naspram T₂ je Gay-Lussacov zakon: pri stalnom volumenu, tlak je izravno razmjeran apsolutnoj temperaturi. Objasni zašto to slijedi iz PV = nRT kad je V fiksno.
- Zatvoreni lonac pod tlakom brže kuha hranu dijelom jer uhvaćena para ne može širiti, pa tlak (i temperatura) rastu iznad 100°C. Koristi odnos ovog pokusa za objašnjenje zašto zatvoren kruti spremnik pušta temperaturu da se penje više za isti ulaz topline nego otvoreni.
- 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 izohorno zagrijavanje
- Odaberi komoru
- Pritisni Pokreni
- Zagrijavanje pri stalnom V
- 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 →