Термодинамика
Изотермическое сжатие
Сжимайте при постоянном T: ΔU = 0, значит Q = W.
Изотермическое сжатие — интерактивная симуляция (Термодинамика). Сжимайте при постоянном T: ΔU = 0, значит Q = W. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Изотермический процесс
Сжимайте при постоянном T: ΔU = 0, значит Q = W.
В изотермическом процессе внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, поэтому ΔU = 0. Любая работа над газом обязана выйти как тепло в резервуар. Следите за кривой P–V, идущей по PV = const, когда поршень движется.
- ΔU = 0
- Q = W
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Газ сжимают до меньшего объёма при постоянной температуре (изотермически). Требуется ли больше работы для сжатия сильнее?
Прогнозы для взвешивания
- Сжатие до меньшего конечного объёма требует меньше работы.
- Сжатие до меньшего конечного объёма требует больше работы (более отрицательный W_gas).
- Требуемая работа одинакова при любом конечном объёме.
Роли переменных
Что вы задали:
- Конечный объём V₂ (L)
Что вы измеряете:
- Работа газа W_gas (J)
Как идёт исследование
- Откройте пресет изотермического сжатия и нажмите «Сброс». 1 mol газа стартует при 49.9 L, 300 K.
- Включите показание работы, совершённой над газом.
- Задайте целевой (конечный) объём для каждой пробы и запишите работу, совершённую газом.
Определяющее уравнение
Первое начало термодинамики — ΔU = Q − W
Изменение внутренней энергии равно подведённому теплу минус работа газа: ΔU = Q − W. Для изотермического процесса идеального газа ΔU = 0, поэтому вся работа над газом выходит в виде тепла.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите W_gas = nRT·ln(V₂/V₁), используя n = 1 моль; R = 8.314 Дж/(моль·К); T = 300 K. Сравните с таблицей.
- W_gas отрицательна в каждой пробе. Объясните, что отрицательное значение физически значит для сжимаемого газа и почему сжатие до меньшего V₂ делает W_gas более отрицательной.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Поскольку ΔU = 0 для любого изотермического процесса (температура не меняется), первое начало и здесь даёт Q = W_gas. Тепло втекает в газ или вытекает при этом сжатии? Объясните с помощью своего правила знаков.
- Чтобы удерживать газ при постоянной температуре при сжатии, реальные эксперименты требуют теплового резервуара в контакте с цилиндром. Объясните, почему сжатие нагрело бы газ, если бы резервуара не было.
- 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
- Добро пожаловать в изотермическое сжатие
- Выберите камеру
- Нажмите Play
- Сжатие при постоянном T
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →