Idealiovių dujų dėsnis: slėgis, tūris ir temperatūra
1 · Spėk
Fiksuotas dujų kiekis uždarytas standžiame inde. Jei jį įkaitinsi, kas atsitinka slėgiui?
- Slėgis mažėja temperatūrai kylant.
- Slėgis didėja proporcingai su temperatūra.
- Slėgis nepriklauso nuo temperatūros.
2 · Paruošk
- 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.
3 · Rink duomenis
| Temperatūra T (K) | Vidinė energija U (J) | Slėgis P (kPa) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 450.00 | ||
| 600.00 |
Braišyk slėgį P (y ašis) prieš temperatūrą T (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesė pro pradžią?
4 · Analizuok
- 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.
5 · Išplėsk
- 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.
Fizika už šio eksperimento
Idealiovių dujų dėsnis
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
Idealiovių dujų vidinė energija priklauso tik nuo temperatūros (ir laisvės laipsnių f), ne atskirai nuo slėgio ar tūrio: U = (f/2)nRT.
Termodinamika
- Kinetinė teorija: temperatūra ir molekulių greitis
- Izoterminis gaužimas: atliktas darbas pastovioje temperatūroje
- Izobarinis kaitinimas: plėtimasis pastoviu slėgiu
- Izochorinis kaitinimas: slėgio kilimas pastoviu tūriu
- Adiabatinis plėtimasis: vėsimas neprarandant šilumos
- Kalorimetrija: karšto ir šalto maišymas
- Šiluminis laidumas: šilumos srautas per strypą
- Karno ciklas: didžiausias įmanomas variklio naudingumas
- Oto ciklas: benzininio variklio idealizuotasis modelis
- Atvirkštinis Karno ciklas: šaldytuvas
- Stirlingo ciklas: izoterminės kojos su regeneracija
- Entropijos pokytis grįžmamajame izoterminiame plėtime