Termodynamikk
Idealgass-sandkasse
Endre n, V og T, og se P følge PV = nRT.
Idealgass-sandkasse — interaktiv Termodynamikk-simulering. Endre n, V og T, og se P følge PV = nRT. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Idealgassloven
Endre n, V og T, og se P følge PV = nRT.
Idealgassloven kombinerer Boyles, Charles' og Avogadros lover til én tilstandsslikning. Denne sandkassen holder temperaturen eksplisitt slik at du kan se trykket stige når volumet krymper eller stoffmengden øker. Molekylære kollisjoner mot stempelveggen gir den makroskopiske trykkavlesningen.
- PV = nRT
- KE_avg ∝ T
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
En fast mengde gass er forseglet i en stiv beholder. Hvis du varmer den opp, hva skjer med trykket?
Prediksjoner å veie
- Trykket synker etter hvert som temperaturen stiger.
- Trykket øker proporsjonalt med temperaturen.
- Trykket avhenger ikke av temperaturen.
Variabelroller
Hva du setter:
- Temperatur T (K)
Hva du måler:
- Indre energi U (J)
- Trykk P (kPa)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne idealgass-sandkasse-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. 1 mol argon fyller et fast volum på 0,0249 m³.
- Aktiver trykkavlesningen på kammeret.
- Sett gastemperaturen for hvert forsøk og registrer trykket.
Styrende likning
Idealgassloven — P = n·R·T / V
For n mol idealgass er trykk, volum og temperatur låst sammen av P·V = n·R·T. Ved fast n og V stiger trykket i direkte proporsjon med absolutt temperatur.
Indre energi til en idealgass — U = f/2·n·R·T
En idealgass' indre energi avhenger bare av temperaturen (og frihetsgradene f), ikke av trykk eller volum separat: U = (f/2)nRT.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn P = nRT/V med n = 1 mol, R = 8,314 J/(mol·K), V = 0,0249 m³. Sammenlign med tabellen.
- Forklar hvorfor, ved fast volum og stoffmengde, trykk og absolutt temperatur er direkte proporsjonale.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Idealgassloven krever temperatur i kelvin, ikke celsius. Forklar hvorfor bruk av celsius (som tillater negative og null verdier) ville bryte den direkte proporsjonaliteten du fant.
- Kolonnen din for indre energi vokser også med temperaturen, ved fast volum. Forklar, med U = (f/2)nRT, hvorfor oppvarming av en fast mengde gass ved konstant volum øker både trykket og den indre energien sammen.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Opp eller ned?
- Hev temperaturen
- Registrer trykket
- Åpne dataene
- Forklar bevisene dine
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.