Isobare verwarming: uitzetting bij constante druk

1 · Voorspel

Een gas wordt verwarmd bij constante druk, waardoor het uitzet (isobaar). Als je het laat uitzetten tot een groter eindvolume, verricht het gas dan meer arbeid op zijn omgeving?

2 · Opstelling

  1. Open de voorinstelling isobaric-heating en druk op Herstel. 1 mol gas start bij 24,9 L, 300 K, bij constante druk.
  2. Zet de aflezing van de eindtemperatuur op de kamer aan.
  3. Stel voor elke meting het doel- (eind-)volume in en noteer de eindtemperatuur en de verrichte arbeid.

3 · Verzamel gegevens

Eindvolume V₂ (L)Arbeid verricht door het gas W_gas (J)Eindtemperatuur T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

Zet voor je drie metingen de eindtemperatuur T₂ (y-as) uit tegen het eindvolume V₂ (x-as). Is de lijn recht en door de oorsprong?

4 · Analyseer

  1. Reken voor één meting W_gas = P₁(V₂ − V₁) uit met P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa en daarna T₂ = T₁·V₂/V₁. Vergelijk beide met de tabel.
  2. Leg met W_gas = P·ΔV uit waarom een grotere volumeverandering bij dezelfde constante druk meer arbeid door het gas betekent.

5 · Verdiep

  1. Je T₂-tegen-V₂-lijn is de wet van Charles: bij constante druk zijn volume en absolute temperatuur recht evenredig. Leg uit waarom dit rechtstreeks uit PV = nRT volgt wanneer P vast wordt gehouden.
  2. Een deel van de warmte die je bij isobare verwarming toevoegt gaat naar arbeid (uitzetting) en een deel naar inwendige energie. Waarvan krijgt een eenatomig gas (f = 3) meer van de toegevoegde warmte: de arbeidsterm of de term voor inwendige energie?

De natuurkunde achter dit experiment

Isobaar arbeid

Bij constante druk is de arbeid verricht door een uitzettend gas simpelweg druk keer volumeverandering: W_gas = P·ΔV — het oppervlak van een rechthoek onder een horizontale lijn in een P-V-diagram.

← Terug naar experiment

Thermodynamica

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde