Stavová rovnica ideálneho plynu: tlak, objem a teplota
1 · Predikuj
Pevné množstvo plynu je utesnené v tuhom zásobníku. Keď ho zohreješ, čo sa stane s jeho tlakom?
- Tlak klesá, keď teplota rastie.
- Tlak rastie úmerne s teplotou.
- Tlak nezávisí na teplote.
2 · Priprav
- Otvor predvolbu ideálny plyn a stlač Resetovať. 1 mol argónu plní pevný objem 0.0249 m³.
- Zapni odčítanie tlaku na komore.
- Nastav teplotu plynu pre každý pokus a zaznamenaj tlak.
3 · Zbieraj údaje
| Teplota T (K) | Vnútorná energia U (J) | Tlak P (kPa) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 450.00 | ||
| 600.00 |
Zaznamenaj tlak P (os y) verzus teplotu T (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná cez začiatok?
4 · Analyzuj
- Pre jeden pokus vypočítaj P = nRT/V s n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Porovnaj s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo pri pevnom objeme a množstve plynu sú tlak a absolútna teplota priamo úmerné.
5 · Rozšír
- Stavová rovnica ideálneho plynu vyžaduje teplotu v kelvínoch, nie v Celzioch. Vysvetli, prečo použitie stupňov Celzia (ktoré dovoľujú záporné a nulové hodnoty) by rozbilo priamu úmernosť, ktorú si našiel.
- Tvoj stĺpec vnútornej energie tiež rastie s teplotou pri pevnom objeme. Vysvetli pomocou U = (f/2)nRT, prečo zohrievanie pevného množstva plynu pri konštantnom objeme zvyšuje súčasne jeho tlak aj vnútornú energiu.
Fyzika za týmto experimentom
Zákon ideálneho plynu
Pre n mólov ideálneho plynu sú tlak, objem a teplota zviazané P·V = n·R·T. Pri pevných n a V rastie tlak priamo úmerne s absolútnou teplotou.
Vnútorná energia ideálneho plynu
Vnútorná energia ideálneho plynu závisí len na jeho teplote (a stupňoch voľnosti f), nie na tlaku alebo objeme oddelene: U = (f/2)nRT.
Termodynamika
- Kinetická teória: teplota a rýchlosť molekúl
- Izotermické stláčanie: práca pri konštantnej teplote
- Izobarické zohrievanie: rozpínanie pri konštantnom tlaku
- Izochorické zohrievanie: nárast tlaku pri konštantnom objeme
- Adiabatické rozpínanie: chladnutie bez straty tepla
- Kalorimetria: miešanie teplá a studena
- Vedenie tepla: tok tepla tyčou
- Carnotov cyklus: maximálna možná účinnosť motora
- Ottov cyklus: idealizovaný model benzínového motora
- Obrátený Carnotov cyklus: chladnička
- Stirlingov cyklus: izotermické úseky s regeneráciou
- Zmena entropie pri vratnom izotermickom rozpínaní