Termodynamika
Sprężanie izotermiczne
Ściskaj przy stałym T: ΔU = 0, więc Q = W.
Sprężanie izotermiczne — interaktywna symulacja: Termodynamika. Ściskaj przy stałym T: ΔU = 0, więc Q = W. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Przemiana izotermiczna
Ściskaj przy stałym T: ΔU = 0, więc Q = W.
Podczas procesu izotermicznego energia wewnętrzna gazu doskonałego zależy tylko od temperatury, więc ΔU = 0. Każda praca wykonana nad gazem musi wyjść jako ciepło do zbiornika. Patrz, jak krzywa P–V podąża za PV = const, gdy tłok się rusza.
- ΔU = 0
- Q = 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 sprężany jest do mniejszej objętości przy utrzymaniu stałej temperatury (izotermicznie). Czy dalsze sprężanie wymaga więcej pracy?
Prognozy do rozważenia
- Sprężanie do mniejszej objętości końcowej wymaga mniej pracy.
- Sprężanie do mniejszej objętości końcowej wymaga więcej pracy (bardziej ujemne Wgaz).
- Potrzebna praca jest taka sama niezależnie od objętości końcowej.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Objętość końcowa V₂ (L)
Co mierzysz:
- Praca gazu W_gas (J)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset sprężania izotermicznego i naciśnij Reset. 1 mol gazu startuje od 49.9 L, 300 K.
- Włącz odczyt pracy wykonanej na gazie.
- Ustaw objętość docelową (końcową) dla każdej próby i zapisz pracę wykonaną przez gaz.
Równanie rządzące
Pierwsza zasada termodynamiki — ΔU = Q − W
Zmiana energii wewnętrznej równa się doprowadzonemu ciepłu minus praca wykonana przez gaz: ΔU = Q − W. Dla procesu izotermicznego gazu doskonałego ΔU = 0, więc cała praca wykonana nad gazem wychodzi jako ciepło.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz W_gas = nRT·ln(V₂/V₁), używając n = 1 mol; R = 8.314 J/(mol·K); T = 300 K. Porównaj z tabelą.
- W_gas jest ujemne w każdej próbie. Wyjaśnij, co fizycznie znaczy wartość ujemna dla sprężanego gazu i dlaczego sprężanie do mniejszego V₂ czyni W_gas bardziej ujemnym.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Ponieważ ΔU = 0 dla każdego procesu izotermicznego (temperatura się nie zmienia), pierwsza zasada mówi i tu Q = W_gas. Czy podczas tego sprężania ciepło wpływa do gazu, czy z niego wypływa? Wyjaśnij przez swoją konwencję znaków.
- By utrzymać gaz w stałej temperaturze podczas sprężania, prawdziwe eksperymenty potrzebują zbiornika ciepła w kontakcie z cylindrem. Wyjaśnij, dlaczego sprężanie rozgrzałoby gaz, gdyby tego zbiornika nie było.
- 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 sprężaniu izotermicznym
- Zaznacz komorę
- Naciśnij Play
- Sprężanie przy stałym T
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →