Termodinamika
Ekspansi adiabatik
Mengembang tanpa pertukaran kalor: gas mendingin.
Ekspansi adiabatik — simulasi Termodinamika interaktif. Mengembang tanpa pertukaran kalor: gas mendingin. Laboratorium fisika virtual gratis berbasis browser dengan pengukuran SI langsung dan tutorial terpandu.
Ekspansi adiabatik
Mengembang tanpa pertukaran panas: gas mendingin.
Dalam sebuah proses adiabatik Q = 0, sehingga kerja ekspansi menguras energi internal dari gas. Molekul melambat, suhu turun, dan lintasan P–V lebih curam daripada isoterm karena tidak ada panas yang masuk untuk mempertahankan tekanan.
- Q = 0
- TV^(γ−1) = konstan
Singkat investigasi
Rencanakan pertanyaan sebelum Anda membuka lab
Ringkasan ini mencerminkan halaman prerender: pertanyaan utama, prediksi yang bersaing, peran variabel, hukum yang mengatur, penyiapan, serta petunjuk analisis dan pengembangan tetap terlihat dalam urutan ini.
Pertanyaan mengemudi
Suatu gas memuai dengan cepat, tidak ada waktu untuk bertukar panas dengan lingkungannya (adiabatik). Apakah suhu gas berubah meskipun tidak ada panas yang masuk atau keluar?
Prediksi untuk ditimbang
- Gas menjadi dingin — ia bekerja pada lingkungannya menggunakan energi internalnya sendiri.
- Suhunya tetap sama karena tidak ada panas yang berpindah.
- Gas memanas saat mengembang.
Peran variabel
Apa yang Anda tetapkan:
- Volume akhir V₂ (L)
Apa yang Anda ukur:
- Usaha yang dilakukan oleh gas W_gas (J)
- Suhu akhir T₂ (K)
Bagaimana penyelidikannya berjalan
- Buka preset adiabatic-expansion dan tekan Reset. 1 mol nitrogen diatomik (f = 5 ) dimulai pada 24.9 L, 300 K.
- Aktifkan pembacaan suhu akhir pada ruangan.
- Tetapkan volume target (akhir) untuk setiap percobaan, dan catat suhu akhir dan usaha yang dilakukan.
Persamaan yang mengatur
Proses Adiabatik — ΔU = Q − W
Dengan tidak adanya pertukaran panas (Q = 0), hukum pertama tereduksi menjadi ΔU = −W_gas: gas yang memuai hanya dapat melakukan usaha dengan mengeluarkan energi internalnya sendiri, sehingga harus mendingin. Tekanan dan volume mengikuti P·V^γ = konstan.
Apa yang diminta siswa untuk dikerjakan oleh lembar kerja yang dapat dicetak
- Untuk satu percobaan, hitung T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) menggunakan γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. Kemudian hitung W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Bandingkan keduanya dengan tabel.
- Dengan Q = 0 dalam setiap percobaan, hukum pertama menghasilkan ΔU = −W_gas dengan tepat. Jelaskan, dalam kaitannya dengan konservasi energi, mengapa gas yang mengembang dan melakukan usaha positif harus mendingin padahal gas tersebut tidak dapat menarik panas.
Di mana hal ini muncul di luar lab
- Semprotan aerosol dapat terasa dingin karena gas mengalir keluar dan mengembang dengan cepat – terlalu cepat untuk menukar banyak panas dengan lingkungan sekitar. Jelaskan mengapa ini adalah contoh pendinginan adiabatik di dunia nyata (jika tidak sempurna).
- Bandingkan suhu akhir Anda di sini dengan kebalikan kompresi isotermal (ekspansi isotermal) untuk perubahan volume yang sama: isotermal menjaga T tetap konstan, tetapi kasus adiabatik ini tidak. Mengapa menghilangkan asumsi pertukaran panas mengubah hasilnya?
- 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
- Selamat datang di ekspansi adiabatik
- Pilih ruang
- Tekan Putar
- Ekspansi tanpa aliran panas
- Buka inspektur
- Berhasil!
Buka simulasi interaktif untuk membangun adegan, tekan Putar, dan jelajahi dengan pengukuran langsung dan tutorial terpandu.