Isochore verwarming: drukstijging bij constant volume

1 · Voorspel

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?

• 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.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling isochoric-heating en druk op Herstel. 1 mol gas is afgesloten bij 0,0249 m³ en start bij 300 K.
2. Zet de aflezingen van druk en toegevoerde warmte aan.
3. Stel voor elke meting de doel- (eind-)temperatuur in en noteer de einddruk en de toegevoerde warmte.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de toegevoerde warmte Q (y-as) uit tegen de eindtemperatuur T₂ (x-as).

4 · Analyseer

1. 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.
2. 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.

5 · Verdiep

1. 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.
2. 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.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde