Pengembangan Adiabatik: Menyejukkan Tanpa Kehilangan Haba

1 · Ramal

Gas mengembang dengan pantas, tanpa masa untuk bertukar haba dengan persekitarannya (adiabatik). Adakah suhu gas berubah walaupun tiada haba masuk atau keluar?

• Gas menyejukkan -- ia melakukan kerja ke atas persekitarannya menggunakan tenaga dalamannya sendiri.
• Suhu kekal sama, kerana tiada haba ditukar.
• Gas memanas ketika ia mengembang.

2 · Susun

1. Buka praset pengembangan-adiabatik dan tekan Set semula. 1 mol nitrogen diatomik (f = 5) bermula pada 24.9 L, 300 K.
2. Aktifkan bacaan suhu-akhir pada kebuk.
3. Tetapkan isipadu sasaran (akhir) bagi setiap percubaan, dan rekod suhu akhir dan kerja yang dilakukan.

3 · Kumpul Data

Plot suhu akhir T₂ (paksi-y) melawan isipadu akhir V₂ (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah garisnya melengkung ke bawah?

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) menggunakan γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. Kemudian kira W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Bandingkan kedua-duanya dengan jadual.
2. Dengan Q = 0 dalam setiap percubaan, hukum pertama memberi ΔU = −W_gas dengan tepat. Terangkan, dari segi keabadian tenaga, mengapa gas yang mengembang dan melakukan kerja positif mesti menyejukkan apabila ia tidak boleh menarik masuk haba.

5 · Lanjutkan

1. Sepaerosol terasa sejuk ketika gas meluru keluar dan mengembang dengan pantas -- terlalu pantas untuk bertukar banyak haba dengan persekitaran. Terangkan mengapa ini contoh dunia-sebenar (walaupun tidak sempurna) penyejukan adiabatik.
2. Bandingkan suhu akhir anda di sini dengan apa yang akan diberikan oleh songsang mampatan-isoterma (pengembangan isoterma) bagi perubahan isipadu yang sama: isoterma mengekalkan T malar, tetapi kes adiabatik ini tidak. Mengapa membuang anda pertukaran-haba mengubah hasil?

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma