Izotermiskā saspiešana: darbs pastāvīgā temperatūrā

1 · Prognozē

Gāze tiek saspiesta līdz mazākam tilpumam, tās temperatūrai esot nemainīgai (izotermiski). Vai vairāk darba vajadzīgs, lai to saspiestu tālāk?

2 · Iestati

  1. Atver izotermiskās saspiešanas eksperimentu un nospied Atiestatīt. 1 mol gāzes sākas pie 49.9 L, 300 K.
  2. Ieslēdz uz gāzi veiktā darba rādījumu.
  3. Iestati mērķa (galīgo) tilpumu katram mēģinājumam un ieraksti gāzes veikto darbu.

3 · Vāc datus

Galīgais tilpums V₂ (L)Gāzes veiktais darbs W_gas (J)
24.94
16.63
12.47

Zīmē W_gas (y ass) pret ln(V₂/V₁) (x ass) saviem trim mēģinājumiem, izmantojot V₁ = 49.9 L.

4 · Analizē

  1. Vienam mēģinājumam izrēķini W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) ar n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Salīdzini ar tabulu.
  2. W_gas ir negatīvs katrā mēģinājumā. Izskadyro, ko negatīva vērtība fizikāli nozīmē gāzei, kas tiek saspiesta, un kāpēc saspiešana līdz mazākam V₂ padara W_gas vairāk negatīvu.

5 · Paplašina

  1. Tā kā ΔU = 0 jebkuram izotermiskam procesam (temperatūra nemainās), pirmais likums saka Q = W_gas arī šeit. Vai siltums plūst gāzē vai ārā no tās šīs saspiešanas laikā? Izskadyro ar savu zīmju noteikumu.
  2. Lai noturētu gāzi pastāvīgā temperatūrā, to saspiežot, īstiem eksperimentiem vajadzīgs siltuma rezervuārs kontaktā ar cilindru. Izskadyro, kāpēc saspiešana uzsildītu gāzi, ja šī rezervuāra tur nebūtu.

Fizika aiz šī eksperimenta

Termodinamikas pirmais likums

Iekšējās enerģijas izmaiņa ir vienāda ar pieskaitīto siltumu mīnus gāzes veikto darbu: ΔU = Q − W. Izotermiskam ideālas gāzes procesam ΔU = 0, tāpēc viss uz gāzi veiktais darbs aiziet kā siltums.

← Atpakaļ pie eksperimenta

Termodinamika

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas