등온 압축: 일정한 온도에서 수행되는 작업

1 · 예측

가스는 온도가 일정하게 유지되는 동안(등온) 더 작은 부피로 압축됩니다. 더 압축하려면 더 많은 작업이 필요합니까?

• 더 작은 최종 볼륨으로 압축하면 작업량이 줄어듭니다.
• 더 작은 최종 볼륨으로 압축하려면 더 많은 작업이 필요합니다(더 부정적인 Wgas).
• 필요한 작업은 최종 볼륨에 관계없이 동일합니다.

2 · 설정

1. isothermal-compression 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 1몰의 가스는 49.9L, 300K에서 시작됩니다.
2. 기체에 가해진 일 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대한 목표(최종) 부피를 설정하고 가스가 수행한 작업을 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 W_gas(y축)를 ln(V₂/V₁)(x축)에 대해 그래프로 그리세요(V₁ = 49.9 L 사용).

4 · 분석

1. 한 번의 시행에 대해 n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K를 사용하여 W_gas = nRT·ln(V₂/V₁)를 계산합니다. 표와 비교하십시오.
2. W_gas는 모든 시행에서 음성입니다. 압축되는 가스에 대해 음수 값이 물리적으로 무엇을 의미하는지, 더 작은 V2로 압축하면 W_gas가 더 음수로 나타나는 이유를 설명하십시오.

5 · 확장

1. 모든 등온 과정(온도는 변하지 않음)에 대해 ΔU = 0이므로 여기서도 첫 번째 법칙에 따라 Q = W_gas가 됩니다. 이 압축 중에 열이 가스 안으로 흘러 들어가거나 빠져나가나요? 기호 규칙을 사용하여 설명하십시오.
2. 가스를 압축하는 동안 일정한 온도를 유지하려면 실제 실험에서는 실린더와 접촉하는 열 저장소가 필요합니다. 저장소가 없다면 왜 압축이 가스를 가열하는지 설명하십시오.

이 실험의 물리학

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