Isoterm kompresjon: arbeid utført ved konstant temperatur

1 · Prediker

En gass komprimeres til et mindre volum mens temperaturen holdes konstant (isotermt). Kreves det mer arbeid for å komprimere den ytterligere?

• 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.

2 · Oppsett

1. Åpne isoterm-kompresjon-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. 1 mol gass starter ved 49,9 L, 300 K.
2. Aktiver arbeid-på-gass-avlesningen.
3. Sett mål(slutt)volumet for hvert forsøk og registrer arbeidet gassen utførte.

3 · Samle inn data

Plott W_gas (y-akse) mot ln(V₂/V₁) (x-akse) for dine tre forsøk, med V₁ = 49,9 L.

4 · Analyser

1. 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.
2. 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.

5 · Utvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark