Termodinamika
Adiabātiskā izplešanās
Izpleš bez siltuma apmaiņas: gāze atdziest.
Adiabātiskā izplešanās — interaktīva Termodinamika simulācija. Izpleš bez siltuma apmaiņas: gāze atdziest. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Adiabātiskā izplešanās
Izpleš bez siltuma apmaiņas: gāze atdziest.
Adiabātiskā procesā Q = 0, tāpēc izplešanās darbs izsūc iekšējo enerģiju no gāzes. Molekulas palēninās, temperatūra krīt, un P–V ceļš ir stāvāks nekā izoterma, jo nekas siltums neieplūst, lai noturētu spiedienu.
- Q = 0
- TV^(γ−1) = konst
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Gāze izplešas ātri, bez laika apmainīt siltumu ar apkārtni (adiabātiski). Vai gāzes temperatūra mainās, kaut neviens siltums neieplūst ne izplūst?
Prognozes, ko svērt
- Gāze atdziest — tā veic darbu uz apkārtni, izmantojot savu iekšējo enerģiju.
- Temperatūra paliek tas pats, tā kā siltums netiek apmainīts.
- Gāze uzsilstas, izplešoties.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Galīgais tilpums V₂ (L)
Ko tu mēri:
- Gāzes veiktais darbs W_gas (J)
- Galīgā temperatūra T₂ (K)
Kā izpēte norit
- Atver adiabātiskās izplešanās eksperimentu un nospied Atiestatīt. 1 mol divatomāra slāpekļa (f = 5) sākas pie 24.9 L, 300 K.
- Ieslēdz galīgās temperatūras rādījumu uz kameras.
- Iestati mērķa (galīgo) tilpumu katram mēģinājumam un ieraksti galīgo temperatūru un veikto darbu.
Noteicošais vienādojums
Adiabātisks procesu — ΔU = Q − W
Bez siltuma apmaiņas (Q = 0) pirmais likums vienkāršojas līdz ΔU = −W_gas: izplešoša gāze var veikt darbu tikai tērējot savu iekšējo enerģiju, tāpēc tai jāatdziest. Spiediens un tilpums seko P·V^γ = konstante.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) ar γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. Tad izrēķini W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Salīdzini abus ar tabulu.
- Ar Q = 0 katrā mēģinājumā pirmais likums dod ΔU = −W_gas precīzi. Izskaidro, enerģijas saglabāšanās terminos, kāpēc izplešoša gāze, kas veic pozitīvu darbu, ir jāatdziest, kad tā nevar uzņemt siltumu.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Aerosola balons šķiet auksts, gāzei izskrejot un ātri izplešoties — pārāk ātri, lai apmainītu daudz siltuma ar apkārtni. Izskaidro, kāpēc šis ir īsts (kaut nepilnīgs) adiabātiskās dzesēšanas piemērs.
- Salīdzini savas galīgās temperatūras šeit ar to, ko izotermiskās saspiešanas reversais (izotermiska izplešanās) dotu tai pašai tilpuma izmaiņai: izotermiskā notur T nemainīgu, bet šis adiabātiskais gadījums nē. Kāpēc siltuma apmaiņas pieņēmuma noņemšana maina iznākumu?
- 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
- Sveicināts adiabātiskās izplešanās eksperimentā
- Atlasīts kameru
- Nospied „Atskaņot”
- Izplešanās bez siltuma plūsmas
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →