Termodynamika
Piaskownica gazu doskonałego
Zmieniaj n, V i T i obserwuj, jak P spełnia PV = nRT.
Piaskownica gazu doskonałego — interaktywna symulacja: Termodynamika. Zmieniaj n, V i T i obserwuj, jak P spełnia PV = nRT. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Prawo gazu doskonałego
Zmieniaj n, V i T i obserwuj, jak P spełnia PV = nRT.
Prawo gazu doskonałego łączy prawa Boyle'a, Charlesa i Avogadra w jedno równanie stanu. Ta piaskownica utrzymuje temperaturę jawnie, więc widzisz wzrost ciśnienia, gdy objętość maleje lub liczba moli rośnie. Zderzenia cząsteczek ze ścianką tłoka wytwarzają makroskopowy odczyt ciśnienia.
- PV = nRT
- KE_avg ∝ T
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Stała ilość gazu jest zamknięta w sztywnym zbiorniku. Jeśli go ogrzejesz, co stanie się z ciśnieniem?
Prognozy do rozważenia
- Ciśnienie maleje ze wzrostem temperatury.
- Ciśnienie rośnie proporcjonalnie z temperaturą.
- Ciśnienie nie zależy od temperatury.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Temperatura T (K)
Co mierzysz:
- Energia wewnętrzna U (J)
- Ciśnienie P (kPa)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset piaskownicy gazu i naciśnij Reset. 1 mol argonu wypełnia stałą objętość 0.0249 m³.
- Włącz odczyt ciśnienia na komorze.
- Ustaw temperaturę gazu dla każdej próby i zapisz ciśnienie.
Równanie rządzące
Prawo gazu doskonałego — P = n·R·T / V
Dla n moli gazu doskonałego ciśnienie, objętość i temperatura są związane równaniem P·V = n·R·T. Przy stałych n i V ciśnienie rośnie wprost proporcjonalnie do temperatury absolutnej.
Energia wewnętrzna gazu doskonałego — U = f/2·n·R·T
Energia wewnętrzna gazu doskonałego zależy tylko od temperatury (i liczby stopni swobody f), nie osobno od ciśnienia czy objętości: U = (f/2)nRT.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz P = nRT/V, używając n = 1 mol; R = 8.314 J/(mol·K); V = 0.0249 m³. Porównaj z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego przy stałej objętości i ilości gazu ciśnienie i temperatura bezwzględna są wprost proporcjonalne.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Prawo gazu doskonałego wymaga temperatury w kelwinach, nie w Celsjuszach. Wyjaśnij, dlaczego użycie Celsjuszy (które dopuszczają wartości ujemne i zerowe) złamałoby znalezioną proporcjonalność.
- Twoja kolumna energii wewnętrznej też rośnie z temperaturą przy stałej objętości. Wyjaśnij, używając U = (f/2)nRT, dlaczego ogrzewanie stałej ilości gazu przy stałej objętości podnosi jednocześnie i ciśnienie, i energię wewnętrzną.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- W górę czy w dół?
- Podnieś temperaturę
- Zarejestruj ciśnienie
- Otwórz dane
- Wyjaśnij swoje dowody
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →