Thermodynamica
isotherme compressie
Comprimeer bij constante T: ΔU = 0, dus Q = W.
isotherme compressie — interactieve Thermodynamica-simulatie. Comprimeer bij constante T: ΔU = 0, dus Q = W. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
isotherm proces
Comprimeer bij constante T: ΔU = 0, dus Q = W.
Tijdens een isotherm proces hangt de inwendige energie van een ideaal gas alleen af van de temperatuur, dus ΔU = 0. Alle arbeid op het gas verricht moet als warmte naar het reservoir vertrekken. Kijk hoe de P–V-kromme PV = constant volgt terwijl de zuiger beweegt.
- ΔU = 0
- Q = W
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 samengeperst tot een kleiner volume terwijl zijn temperatuur constant wordt gehouden (isotherm). Is er meer arbeid nodig om het verder samen te persen?
Voorspellingen om te wegen
- Samenpersen tot een kleiner eindvolume vraagt minder arbeid.
- Samenpersen tot een kleiner eindvolume vraagt meer arbeid (een negatievere Wgas).
- De benodigde arbeid is dezelfde, wat het eindvolume ook is.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Eindvolume V₂ (L)
Wat je meet:
- Arbeid verricht door het gas W_gas (J)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling isothermal-compression en druk op Herstel. 1 mol gas start bij 49,9 L, 300 K.
- Zet de aflezing van de arbeid die op het gas is verricht aan.
- Stel voor elke meting het doel- (eind-)volume in en noteer de arbeid verricht door het gas.
Leidende vergelijking
Eerste hoofdwet van de thermodynamica — ΔU = Q − W
De verandering van inwendige energie is warmte toegevoegd min arbeid verricht door het gas: ΔU = Q − W. Voor een isotherm ideaalgasproces is ΔU = 0, dus alle arbeid op het gas verricht verlaat het gas als warmte.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) uit met n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Vergelijk met de tabel.
- W_gas is in elke meting negatief. Leg uit wat een negatieve waarde natuurkundig betekent voor een gas dat wordt samengeperst en waarom samenpersen tot een kleinere V₂ W_gas negatiever maakt.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Omdat ΔU = 0 voor elk isotherm proces (de temperatuur verandert niet), zegt de eerste hoofdwet dat hier ook Q = W_gas geldt. Stroomt er tijdens deze compressie warmte het gas in of uit? Leg uit met je tekenconventie.
- Om het gas tijdens het samenpersen op constante temperatuur te houden hebben echte experimenten een warmtereservoir in contact met de cilinder nodig. Leg uit waarom compressie het gas zou opwarmen als dat reservoir er niet was.
- 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 Isotherme compressie
- Selecteer het vat
- Druk op Start
- Compressie bij constante T
- 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.