Izochor fűtés: nyomásnövekedés állandó térfogaton

1 · Jóslás

Egy gázt merev, zárt tartályban melegítenek, tehát a térfogata nem változhat (izochor). Mivel a gáz nem tud tágulni, hová megy a teljes közölt hő?

• A teljes hő belső energiába megy, mert állandó térfogaton nincs végzett munka.
• A hő nagy része munkává válik, noha a tartály merev.
• A hő fele-fele oszlik munka és belső energia között, mint más folyamatokban.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg az isochoric-heating előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. 1 mól gáz van lezárva 0.0249 m³-nél, 300 K-ról indulva.
2. Engedélyezd a nyomás- és közlőhő-kijelzőket.
3. Állítsd be a cél (vég) hőmérsékletet minden mérésnél, és rögzítsd a végnyomást és a közölt hőt.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a közölt hőt Q (y-tengely) a T₂ véghőmérséklettel (x-tengely) szemben a három mérésedhez.

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki a P₂ = nRT₂/V-t n = 1 mól, V = 0.0249 m³ használatával, majd Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) f = 3, T₁ = 300 K értékekkel. Hasonlítsd mindkettőt a táblázathoz.
2. Mivel a gáz nem tud tágulni (W_gas = 0), az első főtétel pontosan Q = ΔU-t ad. Magyarázd meg, miért jelenik meg itt minden közelt joule teljes egészében belső energiaként, az izobár fűtési kísérleettel ellentétben.

5 · Kiterjesztés

1. A P₂–T₂ összefüggésed a Gay-Lussac-törvény: állandó térfogaton a nyomás közvetlenül arányos az abszolút hőmérséklettel. Magyarázd meg, miért következik ez a PV = nRT-ből, ha V rögzített.
2. Egy zárt gyorsfőző részben azért főz gyorsabban, mert a csapdában lévő gőz nem tud tágulni, tehát a nyomás (és a hőmérséklet) jóval 100°C fölé emelkedik. Használd e kísérlet összefüggését, hogy megmagyarázd, miért hagyja egy zárt merev tartály a hőmérsékletet magasabbra kúszni ugyanazon hőbevitelnél, mint egy nyitott.

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap