Termodinamika
Izochorinis kaitinimas
Kaitink pastoviu V: visa šiluma kelia vidinę energiją.
Izochorinis kaitinimas — interaktyvi Termodinamika simuliacija. Kaitink pastoviu V: visa šiluma kelia vidinę energiją. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Izochorinis kaitinimas
Kaitink pastoviu V: visa šiluma kelia vidinę energiją.
Su standžiomis sienomis darbo atlikti negalima (W = 0), tad pirmasis dėsnis supaprastėja iki Q = ΔU. Kiekvienas džaulis šilumos tiesiogiai didina molekulių kinetinę energiją — staigiausias temperatūros kilimas vienam šilumos vienetui tarp pagrindinių procesų.
- W = 0
- Q = ΔU
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
Dujos kaitinamos standžiame, uždarytame inde, tad jų tūris negali keistis (izochorinis). Kadangi dujos negali plėstis, kur eina visa pridėta šiluma?
Svarstytini spėjimai
- Visa šiluma eina į vidinę energiją, nes pastoviu tūriu darbas neatliekamas.
- Dauguma šilumos tampa darbu, nors indas standus.
- Šiluma dalijasi po lygiai tarp darbo ir vidinės energijos, kaip ir kituose procesuose.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Galutinė temperatūra T₂ (K)
Ką tu matauji:
- Galutinis slėgis P₂ (kPa)
- Pridėta šiluma Q (J)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Izochorinis kaitinimas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. 1 mol dujų uždarytas 0.0249 m³, pradeda 300 K.
- Įjunk slėgio ir pridėtos šilumos rodmenis.
- Nustatyk taikinę (galutinę) temperatūrą kiekvienam bandymui ir užsirašyk galutinį slėgį bei pridėtą šilumą.
Valdančioji lygtis
Izochorinis kaitinimas ir vidinė energija — U = f/2·n·R·T
Pastoviu tūriu dujos neatlieka darbo (W_gas = 0), tad kiekvienas pridėtos šilumos džaulis eina tiesiai į vidinę energiją: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok P₂ = nRT₂/V naudodamas n = 1 mol, V = 0.0249 m³, tada Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) naudodamas f = 3, T₁ = 300 K. Palygink abu su lentele.
- Kadangi dujos negali plėstis (W_gas = 0), pirmasis dėsnis duoda Q = ΔU tiksliai. Paaiškink, kodėl kiekvienas pridėtos šilumos džaulis čia pasirodo visas kaip vidinė energija, skirtingai nei izobarinio kaitinimo eksperimente.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Tavo P₂ prieš T₂ ryšys yra Gei-Liusako dėsnis: pastoviu tūriu slėgis tiesiogiai proporcingas absoliutiniai temperatūrai. Paaiškink, kodėl tai seka iš PV = nRT, kai V fiksuotas.
- Uždarytas greitpuodis kaitina maistą greičiau iš dalies todėl, kad įstrigusiems garams negalint plėstis, slėgis (ir temperatūra) kyla gerokai virš 100°C. Naudodamas šio eksperimento ryšį paaiškink, kodėl uždarytas standus indas leidžia temperatūrai kilti aukščiau už tą pačią šilumą, nei atviras.
- 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
- Sveiki atvykę prie izochorinio kaitinimo
- Pasirink kamerą
- Spausk Leisti
- Kaitinimas pastoviu V
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →