Izobarinis kaitinimas: plėtimasis pastoviu slėgiu

1 · Spėk

Dujos kaitinamos pastoviu slėgiu, todėl plečiasi (izobarinis). Jei leisi joms plėstis iki didesnio galutinio tūrio, ar dujos atlieka daugiau darbo aplinkai?

2 · Paruošk

  1. Atidaryk „Izobarinis kaitinimas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. 1 mol dujų pradeda ties 24.9 L, 300 K, pastoviu slėgiu.
  2. Įjunk galutinės temperatūros rodmuo kameroje.
  3. Nustatyk taikinį (galutinį) tūrį kiekvienam bandymui ir užsirašyk galutinę temperatūrą bei atliktą darbą.

3 · Rink duomenis

Galutinis tūris V₂ (L)Dujų atliktas darbas W_gas (J)Galutinė temperatūra T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

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

4 · Analizuok

  1. Vienam bandymui apskaičiuok W_gas = P₁(V₂ − V₁) naudodamas P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, tada T₂ = T₁·V₂/V₁. Palygink abu su lentele.
  2. Paaiškink, naudodamas W_gas = P·ΔV, kodėl didesnis tūrio pokytis tame pačiame pastoviame slėgyje reiškia daugiau dujų atlikto darbo.

5 · Išplėsk

  1. Tavo T₂ prieš V₂ linija yra Šarlio dėsnis: pastoviu slėgiu tūris ir absoliučioji temperatūra yra tiesiogiai proporcingi. Paaiškink, kodėl tai kyla tiesiogiai iš PV = nRT, kai P laikomas fiksuotas.
  2. Dalis šilumos, kurią pridedi izobarinio kaitinimo metu, eina į darbą (plėtimąsi), dalis į vidinę energiją. Kuris gauna daugiau pridėtos šilumos vienatomėms dujoms (f = 3): darbo narys ar vidinės energijos narys?

Fizika už šio eksperimento

Izobarinis darbas

Pastoviu slėgiu besiplečiančių dujų atliktas darbas yra paprastai slėgis kart tūrio pokytis: W_gas = P·ΔV — stačiakampio plotas po horizontalia linija P-V diagramoje.

← Grįžti prie eksperimento

Termodinamika

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai