열역학
등적 가열
일정한 V에서 가열하면 모든 열이 내부 에너지를 높입니다.
등적 가열 — 인터랙티브 열역학 시뮬레이션. 일정한 V에서 가열하면 모든 열이 내부 에너지를 높입니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
등적 가열
일정한 V에서 가열: 모든 열이 내부 에너지를 높입니다.
단단한 벽에서는 일이 전혀 이루어지지 않으므로(W = 0), 제1법칙은 Q = ΔU로 줄어듭니다. 열 1줄마다 분자 운동 에너지를 직접 높이므로, 기본 과정 중에서 단위 열당 가장 가파른 온도 상승을 만듭니다.
- W = 0
- Q = ΔU
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
기체는 단단하고 밀봉된 용기에서 가열되므로 부피가 변하지 않습니다(등방성). 기체는 팽창할 수 없으므로 추가된 열은 모두 어디로 가나요?
검토할 예측
- 일정한 부피에서는 어떤 일도 이루어지지 않기 때문에 모든 열은 내부 에너지로 들어갑니다.
- 용기가 단단하더라도 대부분의 열은 일이 됩니다.
- 다른 과정과 마찬가지로 열은 일과 내부 에너지 사이에 균등하게 분배됩니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 최종온도 T² (K)
측정하는 것:
- 최종압력 P² (kPa)
- 열이 추가됨 Q (J)
실험 진행 방법
- isochoric-heating 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 1 mol의 가스는 300K에서 시작하여 0.0249m³에서 밀봉됩니다.
- 압력 및 가해진 열 표시를 활성화하세요.
- 각 시행의 목표(최종) 온도를 설정하고 최종 압력과 추가된 열을 기록합니다.
지배방정식
등방성 가열 및 내부 에너지 — U = f/2·n·R·T
일정한 부피에서 가스는 작동하지 않으므로(W_gas = 0) 추가된 열의 모든 줄은 직접 내부 에너지로 들어갑니다. Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에 대해 n = 1 mol, V = 0.0249 m³를 사용하여 P² = nRT²/V를 계산한 다음 f = 3, T₁ = 300 K를 사용하여 Q = (f/2)nR(T² − T₁)를 계산합니다. 두 가지를 표와 비교합니다.
- 가스는 팽창할 수 없기 때문에(W_gas = 0), 첫 번째 법칙은 Q = ΔU를 정확하게 제공합니다. isobaric-heating 실험과 달리 여기서 추가된 열의 모든 줄이 전적으로 내부 에너지로 나타나는 이유를 설명하십시오.
실험 밖에서의 활용
- 여러분의 P₂-대-T₂ 관계는 게이뤼삭 법칙입니다: 부피가 일정할 때, 압력은 절대온도에 정비례합니다. V가 고정될 때 이것이 PV = nRT로부터 도출되는 이유를 설명하세요.
- 밀봉된 압력솥은 갇힌 증기가 팽창할 수 없기 때문에 음식을 더 빨리 가열하므로 압력(및 온도)이 100°C 이상으로 상승합니다. 이 실험의 관계를 사용하여 밀봉된 견고한 용기가 열린 용기보다 동일한 열 입력에 대해 온도가 더 높게 올라갈 수 있는 이유를 설명하십시오.
- 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
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