Thermodynamica
isochoore verwarming
Verhit bij constante V: alle warmte verhoogt de inwendige energie.
isochoore verwarming — interactieve Thermodynamica-simulatie. Verhit bij constante V: alle warmte verhoogt de inwendige energie. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
isochoore verwarming
Verwarm bij constante V: alle warmte verhoogt de inwendige energie.
Met stijve wanden kan er geen arbeid worden geleverd (W = 0), dus de eerste hoofdwet reduceert tot Q = ΔU. Elke joule warmte verhoogt direct de moleculaire kinetische energie, wat de steilste temperatuurstijging per eenheid warmte geeft van de basisprocessen.
- W = 0
- Q = ΔU
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Een gas wordt verwarmd in een stijve, afgesloten container, dus zijn volume kan niet veranderen (isochoor). Omdat het gas niet kan uitzetten, waar blijft alle toegevoegde warmte?
Voorspellingen om te wegen
- Alle warmte gaat naar inwendige energie, want bij constant volume wordt geen arbeid verricht.
- Het grootste deel van de warmte wordt arbeid, ook al is de container stijf.
- De warmte splitst zich gelijk over arbeid en inwendige energie, net als bij andere processen.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Eindtemperatuur T₂ (K)
Wat je meet:
- Einddruk P₂ (kPa)
- Toegevoerde warmte Q (J)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling isochoric-heating en druk op Herstel. 1 mol gas is afgesloten bij 0,0249 m³ en start bij 300 K.
- Zet de aflezingen van druk en toegevoerde warmte aan.
- Stel voor elke meting de doel- (eind-)temperatuur in en noteer de einddruk en de toegevoerde warmte.
Leidende vergelijking
Isochore verwarming en inwendige energie — U = f/2·n·R·T
Bij constant volume verricht een gas geen arbeid (W_gas = 0), dus elke joule toegevoerde warmte gaat rechtstreeks naar inwendige energie: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting P₂ = nRT₂/V uit met n = 1 mol, V = 0.0249 m³ en daarna Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) met f = 3, T₁ = 300 K. Vergelijk beide met de tabel.
- Omdat het gas niet kan uitzetten (W_gas = 0), geeft de eerste hoofdwet exact Q = ΔU. Leg uit waarom hier elke joule toegevoerde warmte volledig als inwendige energie terugkomt, anders dan in het isobare-verwarmingsexperiment.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Je P₂-tegen-T₂-verband is de wet van Gay-Lussac: bij constant volume is de druk recht evenredig met de absolute temperatuur. Leg uit waarom dit uit PV = nRT volgt wanneer V vast is.
- Een afgesloten snelkookpan verwarmt eten sneller, mede omdat de opgesloten stoom niet kan uitzetten, waardoor de druk (en temperatuur) ver boven 100°C uitstijgt. Gebruik het verband van dit experiment om uit te leggen waarom een afgesloten stijve container de temperatuur bij dezelfde warmtetoevoer hoger laat klimmen dan een open container.
- 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
- Welkom bij Isochore verwarming
- Selecteer het vat
- Druk op Start
- Verwarmen bij constante V
- Open het eigenschappenpaneel
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.