Compresie izotermă: lucru mecanic la temperatură constantă

1 · Prezice

Un gaz este comprimat la un volum mai mic în timp ce temperatura lui este menținută constantă (izoterm). Este necesar mai mult lucru mecanic pentru a-l comprima mai departe?

• Comprimarea la un volum final mai mic cere mai puțin lucru mecanic.
• Comprimarea la un volum final mai mic cere mai mult lucru mecanic (un Wgas mai negativ).
• Lucrul mecanic necesar este același indiferent de volumul final.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea compresiei izoterme și apasă Resetează. 1 mol de gaz pornește la 49.9 L, 300 K.
2. Activează citirea lucrului mecanic făcut asupra gazului.
3. Setează volumul țintă (final) pentru fiecare încercare și înregistrează lucrul mecanic făcut de gaz.

3 · Colectează date

Plotează W_gas (axa y) în funcție de ln(V₂/V₁) (axa x) pentru cele trei încercări, folosind V₁ = 49.9 L.

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) folosind n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Compară cu tabelul.
2. W_gas este negativ în fiecare încercare. Explică ce înseamnă fizic o valoare negativă pentru un gaz comprimat și de ce comprimarea la un V₂ mai mic face W_gas mai negativ.

5 · Extinde

1. Deoarece ΔU = 0 pentru orice proces izoterm (temperatura nu se schimbă), prima lege spune Q = W_gas și aici. Căldura curge în gaz sau afară din gaz în timpul acestei compresii? Explică folosind convenția ta de semn.
2. Pentru a menține gazul la temperatură constantă în timp ce îl comprimi, experimentele reale au nevoie de un rezervor termic în contact cu cilindrul. Explică de ce comprimarea ar încălzi gazul dacă acel rezervor n-ar fi acolo.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit