Termodynamika
Nagrzewanie izobaryczne
Ogrzewanie przy stałym P: gaz się rozpręża i wykonuje pracę.
Nagrzewanie izobaryczne — interaktywna symulacja: Termodynamika. Ogrzewanie przy stałym P: gaz się rozpręża i wykonuje pracę. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Nagrzewanie izobaryczne
Ogrzewanie przy stałym P: gaz się rozpręża i wykonuje pracę.
Przy stałym ciśnieniu ogrzewanie gazu doskonałego wymusza rozprężanie, więc gaz może wykonywać pracę na otoczeniu, podczas gdy temperatura rośnie. Z pierwszej zasady Q = ΔU + W; część pochłoniętego ciepła podnosi energię wewnętrzną, a część opłaca pracę rozprężania.
- W = PΔV
- Q = ΔU + W
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
Gaz ogrzewany jest przy stałym ciśnieniu, więc się rozpręża (izobarycznie). Jeśli pozwolisz mu rozprężyć się do większej objętości końcowej, czy gaz wykona więcej pracy na otoczeniu?
Prognozy do rozważenia
- Większa objętość końcowa znaczy mniej pracy wykonanej przez gaz.
- Wykonana praca nie zależy od objętości końcowej.
- Większa objętość końcowa znaczy więcej pracy wykonanej przez gaz.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Objętość końcowa V₂ (L)
Co mierzysz:
- Praca gazu W_gas (J)
- Temperatura końcowa T₂ (K)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset nagrzewania izobarycznego i naciśnij Reset. 1 mol gazu startuje od 24.9 L, 300 K, przy stałym ciśnieniu.
- Włącz odczyt temperatury końcowej na komorze.
- Ustaw objętość docelową (końcową) dla każdej próby, i zapisz temperaturę końcową i wykonaną pracę.
Równanie rządzące
Praca izobaryczna — W = P·ΔV
Przy stałym ciśnieniu praca wykonana przez rozprężający się gaz to po prostu ciśnienie razy zmiana objętości: W_gas = P·ΔV — pole prostokąta pod poziomą linią na diagramie P-V.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz W_gas = P₁(V₂ − V₁) przy P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, a potem T₂ = T₁·V₂/V₁. Porównaj obie wartości z tabelą.
- Wyjaśnij, używając W_gas = P·ΔV, dlaczego większa zmiana objętości przy tym samym stałym ciśnieniu oznacza więcej pracy wykonanej przez gaz.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Twoja prosta T₂ względem V₂ to prawo Charlesa: przy stałym ciśnieniu objętość i temperatura absolutna są wprost proporcjonalne. Wyjaśnij, dlaczego wynika to wprost z PV = nRT przy ustalonym P.
- Część ciepła dodanego podczas ogrzewania izobarycznego idzie w pracę (rozprężanie), część w energię wewnętrzną. Która dostaje więcej z dodanego ciepła dla gazu jednoatomowego (f = 3): składnik pracy czy składnik energii wewnętrznej?
- 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
- Witamy w nagrzewaniu izobarycznym
- Zaznacz komorę
- Naciśnij Play
- Ogrzewanie przy stałym P
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →