Termodynamikk
Isoterm kompresjon
Komprimer ved konstant T: ΔU = 0, så Q = W.
Isoterm kompresjon — interaktiv Termodynamikk-simulering. Komprimer ved konstant T: ΔU = 0, så Q = W. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Isoterm prosess
Komprimer ved konstant T: ΔU = 0, så Q = W.
Under en isoterm prosess avhenger den indre energien til en idealgass bare av temperaturen, så ΔU = 0. Alt arbeid utført på gassen må forlate den som varme til reservoaret. Se P–V-kurven følge PV = konstant etter hvert som stemplen beveger seg.
- ΔU = 0
- Q = W
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 gass komprimeres til et mindre volum mens temperaturen holdes konstant (isotermt). Kreves det mer arbeid for å komprimere den ytterligere?
Prediksjoner å veie
- Å komprimere til et mindre sluttvolum krever mindre arbeid.
- Å komprimere til et mindre sluttvolum krever mer arbeid (en mer negativ Wgas).
- Arbeidet som trengs er det samme uansett sluttvolum.
Variabelroller
Hva du setter:
- Sluttvolum V₂ (L)
Hva du måler:
- Arbeid utført av gass W_gas (J)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne isoterm-kompresjon-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. 1 mol gass starter ved 49,9 L, 300 K.
- Aktiver arbeid-på-gass-avlesningen.
- Sett mål(slutt)volumet for hvert forsøk og registrer arbeidet gassen utførte.
Styrende likning
Termodynamikkens første lov — ΔU = Q − W
Endring i indre energi tilsvarer tilført varme minus arbeidet utført av gassen: ΔU = Q − W. For en isoterm idealgass-prosess er ΔU = 0, så alt arbeidet utført på gassen forlater den som varme.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) med n = 1 mol, R = 8,314 J/(mol·K), T = 300 K. Sammenlign med tabellen.
- W_gas er negativt i hvert forsøk. Forklar hva en negativ verdi betyr fysisk for en gass som komprimeres, og hvorfor komprimering til et mindre V₂ gjør W_gas mer negativt.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Siden ΔU = 0 for enhver isoterm prosess (temperaturen endrer seg ikke), sier første loven Q = W_gas her også. Strømmer varme inn i eller ut av gassen under denne kompresjonen? Forklar med din fortegnskonvensjon.
- For å holde gassen ved konstant temperatur mens den komprimeres, trenger ekte eksperimenter et varmereservoar i kontakt med sylinderen. Forklar hvorfor kompresjonen ville varmet opp gassen hvis det reservoaret ikke var der.
- 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
- Velkommen til Isoterm kompresjon
- Velg kammeret
- Trykk Spill av
- Kompresjon ved konstant T
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.