Isobar oppvarming: ekspansjon ved konstant trykk

1 · Prediker

En gass varmes opp ved konstant trykk, så den utvider seg (isobart). Hvis du lar den utvide seg til et større sluttvolum, utfører gassen mer arbeid på omgivelsene?

2 · Oppsett

  1. Åpne isobar-oppvarming-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. 1 mol gass starter ved 24,9 L, 300 K, ved konstant trykk.
  2. Aktiver slutttemperatur-avlesningen på kammeret.
  3. Sett mål(slutt)volumet for hvert forsøk, og registrer slutttemperaturen og det utførte arbeidet.

3 · Samle inn data

Sluttvolum V₂ (L)Arbeid utført av gass W_gas (J)Slutttemperatur T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

Plott slutttemperatur T₂ (y-akse) mot sluttvolum V₂ (x-akse) for dine tre forsøk. Er linjen rett gjennom origo?

4 · Analyser

  1. For ett forsøk, beregn W_gas = P₁(V₂ − V₁) med P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, deretter T₂ = T₁·V₂/V₁. Sammenlign begge med tabellen.
  2. Forklar, med W_gas = P·ΔV, hvorfor en større volumendring ved samme konstante trykk betyr mer arbeid utført av gassen.

5 · Utvid

  1. Din T₂-mot-V₂-linje er Charles' lov: ved konstant trykk er volum og absolutt temperatur direkte proporsjonale. Forklar hvorfor dette følger direkte fra PV = nRT når P holdes fast.
  2. Noe av varmen du tilfører under isobar oppvarming går til arbeid (ekspansjon) og noe til indre energi. Hvilken av dem får mer av den tilførte varmen for en monatomisk gass (f = 3): arbeidsleddet eller leddet for indre energi?

Fysikken bak dette eksperimentet

Isobart arbeid

Ved konstant trykk er arbeidet utført av en ekspanderende gass enkelt og greit trykk ganger volumendringen: W_gas = P·ΔV — arealet av et rektangel under en horisontal linje i et P-V-diagram.

← Tilbake til eksperimentet

Termodynamikk

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark