Isokor oppvarming: trykkstigning ved konstant volum

1 · Prediker

En gass varmes opp i en stiv, forseglet beholder, så volumet ikke kan endre seg (isokorrt). Siden gassen ikke kan utvide seg, hvor går all den tilførte varmen?

• All varmen går til indre energi, siden intet arbeid utføres ved konstant volum.
• Det meste av varmen blir arbeid selv om beholderen er stiv.
• Varmen deles likt mellom arbeid og indre energi, akkurat som i andre prosesser.

2 · Oppsett

1. Åpne isokor-oppvarming-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. 1 mol gass er forseglet ved 0,0249 m³, med start ved 300 K.
2. Aktiver trykk- og tilført-varme-avlesningene.
3. Sett mål(slutt)temperaturen for hvert forsøk, og registrer slutttrykket og varmen tilført.

3 · Samle inn data

Plott tilført varme Q (y-akse) mot slutttemperatur T₂ (x-akse) for dine tre forsøk.

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn P₂ = nRT₂/V med n = 1 mol, V = 0,0249 m³, deretter Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) med f = 3, T₁ = 300 K. Sammenlign begge med tabellen.
2. Siden gassen ikke kan utvide seg (W_gas = 0), gir første loven Q = ΔU nøyaktig. Forklar hvorfor hver joule tilført varme vises helt som indre energi her, i motsetning til isobar-oppvarming-eksperimentet.

5 · Utvid

1. Din P₂-mot-T₂-sammenheng er Gay-Lussacs lov: ved konstant volum er trykket direkte proporsjonalt med absolutt temperatur. Forklar hvorfor dette følger fra PV = nRT når V er fast.
2. En forseglet trykkoker varmer mat raskere delvis fordi innelukket damp ikke kan utvide seg, så trykket (og temperaturen) stiger godt over 100 °C. Bruk dette eksperimentets sammenheng til å forklare hvorfor en forseglet stiv beholder lar temperaturen klatre høyere for samme varmetilførsel enn en åpen ville gjort.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark