Pemanasan Isobarik: Ekspansi pada Tekanan Konstan
1 · Memprediksi
Suatu gas dipanaskan pada tekanan tetap sehingga gas tersebut memuai (isobarik). Jika Anda membiarkannya mengembang hingga volume akhir yang lebih besar, apakah gas akan melakukan lebih banyak usaha terhadap lingkungannya?
- Volume akhir yang lebih besar berarti lebih sedikit usaha yang dilakukan oleh gas.
- Usaha yang dilakukan tidak bergantung pada volume akhir.
- Volume akhir yang lebih besar berarti lebih banyak usaha yang dilakukan oleh gas.
2 · Pengaturan
- Buka preset pemanasan isobarik dan tekan Reset. 1 mol gas dimulai pada 24,9 L, 300 K, pada tekanan konstan.
- Aktifkan pembacaan suhu akhir pada ruangan.
- Tetapkan volume target (akhir) untuk setiap percobaan, dan catat suhu akhir dan usaha yang dilakukan.
3 · Kumpulkan Data
| Volume akhir V₂ (L) | Usaha yang dilakukan oleh gas W_gas (J) | Suhu akhir T₂ (K) |
|---|---|---|
| 32.43 | ||
| 39.91 | ||
| 49.89 |
Plot suhu akhir T₂ (sumbu y) terhadap volume akhir V₂ (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Apakah garis tersebut lurus melalui titik asal?
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung W_gas = P₁(V₂ − V₁) menggunakan P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, lalu T₂ = T₁·V₂/V₁. Bandingkan keduanya dengan tabel.
- Jelaskan dengan menggunakan W_gas = P·ΔV, mengapa perubahan volume yang lebih besar pada tekanan konstan yang sama berarti lebih banyak usaha yang dilakukan oleh gas.
5 · Perluas
- Garis T₂-vs-V₂ Anda adalah Hukum Charles: pada tekanan konstan, volume dan suhu absolut berbanding lurus. Jelaskan mengapa hal ini mengikuti langsung dari PV = nRT ketika P dianggap tetap.
- Sebagian panas yang Anda tambahkan selama pemanasan isobarik diubah menjadi kerja (ekspansi) dan sebagian lagi menjadi energi internal. Manakah yang memperoleh kalor tambahan yang lebih banyak untuk gas monoatomik (f = 3 ): istilah kerja atau istilah energi internal?
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Pekerjaan Isobarik
Pada tekanan konstan, usaha yang dilakukan oleh gas yang mengembang hanyalah tekanan dikalikan perubahan volume: W_gas = P·ΔV — luas persegi panjang di bawah garis horizontal pada diagram P-V.