Termodinamika
Idealiovių dujų smėliadėžė
Keisk n, V ir T bei žiūrėk, kaip P seka PV = nRT.
Idealiovių dujų smėliadėžė — interaktyvi Termodinamika simuliacija. Keisk n, V ir T bei žiūrėk, kaip P seka PV = nRT. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Idealiovių dujų dėsnis
Keisk n, V ir T bei žiūrėk, kaip P seka PV = nRT.
Idealiovių dujų dėsnis sujungia Boilio, Šarlio ir Avogadro dėsnius į vieną būsenos lygtį. Ši smėliadėžė laiko temperatūrą atskirai, kad matytum slėgį kylant tūriui mažėjant ar moliams augant. Molekulių susidūrimai su stūmoklio siena sukuria makroskopinį slėgio rodmuo.
- PV = nRT
- KE_avg ∝ T
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Fiksuotas dujų kiekis uždarytas standžiame inde. Jei jį įkaitinsi, kas atsitinka slėgiui?
Svarstytini spėjimai
- Slėgis mažėja temperatūrai kylant.
- Slėgis didėja proporcingai su temperatūra.
- Slėgis nepriklauso nuo temperatūros.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Temperatūra T (K)
Ką tu matauji:
- Vidinė energija U (J)
- Slėgis P (kPa)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Idealiovių dujų dėsnis“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. 1 mol argono užpildo fiksuotą 0.0249 m³ tūrį.
- Įjunk slėgio rodmuo kameroje.
- Nustatyk dujų temperatūrą kiekvienam bandymui ir užsirašyk slėgį.
Valdančioji lygtis
Idealiovių dujų dėsnis — P = n·R·T / V
N molių idealiovių dujų slėgį, tūrį ir temperatūrą susieja P·V = n·R·T. Esant fiksuotiems n ir V, slėgis kyla tiesiogiai proporcingai absoliutinei temperatūrai.
Idealiovių dujų vidinė energija — U = f/2·n·R·T
Idealiovių dujų vidinė energija priklauso tik nuo temperatūros (ir laisvės laipsnių f), ne atskirai nuo slėgio ar tūrio: U = (f/2)nRT.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok P = nRT/V naudodamas n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Palygink su lentele.
- Paaiškink, kodėl esant fiksuotam tūriui ir dujų kiekiui slėgis ir absoliučioji temperatūra yra tiesiogiai proporcingi.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Idealiovių dujų dėsnis reikalauja temperatūros kelvinais, o ne Celsijaus laipsniais. Paaiškink, kodėl Celsijaus naudojimas (leidžiantis neigiamas ir nulines reikšmes) sugadintų rastą tiesioginį proporcingumą.
- Vidinės energijos stulpelis irgi auga su temperatūra esant fiksuotam tūriui. Paaiškink, naudodamas U = (f/2)nRT, kodėl fiksuoto dujų kiekio kaitinimas pastoviu tūriu didina ir slėgį, ir vidinę energiją kartu.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Aukštyn ar žemyn?
- Pakelk temperatūrą
- Užfiksuok slėgį
- Atidaryk duomenis
- Paaiškink savo įrodymus
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →