Adiabatinis plėtimasis: vėsimas neprarandant šilumos

1 · Spėk

Dujos plečiasi greitai, neturėdamos laiko keistis šiluma su aplinka (adiabatinis). Ar dujų temperatūra keičiasi, nors jokia šiluma neįeina ir neišeina?

• Dujos vėsta — jos atlieka darbą aplinkai naudodamos savo vidinę energiją.
• Temperatūra lieka ta pati, nes šiluma nesikeičia.
• Dujos įkaista plečiantis.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Adiabatinis plėtimasis“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. 1 mol dviatomių azoto (f = 5) pradeda ties 24.9 L, 300 K.
2. Įjunk galutinės temperatūros rodmuo kameroje.
3. Nustatyk taikinį (galutinį) tūrį kiekvienam bandymui ir užsirašyk galutinę temperatūrą bei atliktą darbą.

3 · Rink duomenis

Braišyk galutinę temperatūrą T₂ (y ašis) prieš galutinį tūrį V₂ (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija kreiva žemyn?

4 · Analizuok

1. Vienam bandymui apskaičiuok T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) naudodamas γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. Tada apskaičiuok W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Palygink abu su lentele.
2. Su Q = 0 kiekviename bandyme pirmasis dėsnis duoda ΔU = −W_gas tiksliai. Paaiškink energijos tvermės požiūriu, kodėl besiplečiančios dujos, atliekančios teigiamą darbą, turi vėsti, kai negali įtraukti šilumos.

5 · Išplėsk

1. Aerozolio purškimo skardinė jaučiasi šalta, dujoms veržiantis laukan ir greitai besiplečiant — per greitai, kad spėtų pasikeisti šiluma su aplinka. Paaiškink, kodėl tai realus (nors netobulas) adiabatinio vėsimo pavyzdys.
2. Palygink savo galutines temperatūras čia su tuo, ką duotų izoterminio gaužimo atvirkštinis (izoterminis plėtimasis) tam pačiam tūrio pokyčiui: izoterminis laiko T pastovų, o šis adiabatinis — ne. Kodėl šilumos mainų prielaidos pašalinimas keičia rezultatą?

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai