등방성 가열: 일정한 부피에서의 압력 상승

1 · 예측

기체는 단단하고 밀봉된 용기에서 가열되므로 부피가 변하지 않습니다(등방성). 기체는 팽창할 수 없으므로 추가된 열은 모두 어디로 가나요?

• 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.

2 · 설정

1. isochoric-heating 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 1 mol의 가스는 300K에서 시작하여 0.0249m³에서 밀봉됩니다.
2. 압력 및 가해진 열 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행의 목표(최종) 온도를 설정하고 최종 압력과 추가된 열을 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 가해진 열 Q(y축)를 최종 온도 T₂(x축)에 대해 그래프로 그리세요.

4 · 분석

1. 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.
2. 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.

5 · 확장

1. 여러분의 P₂-대-T₂ 관계는 게이뤼삭 법칙입니다: 부피가 일정할 때, 압력은 절대온도에 정비례합니다. V가 고정될 때 이것이 PV = nRT로부터 도출되는 이유를 설명하세요.
2. 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.

이 실험의 물리학

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