Izotermické stláčanie: práca pri konštantnej teplote

1 · Predikuj

Plyn je stlačený na menší objem, kým jeho teplota je držaná konštantná (izotermicky). Vyžaduje si ďalšie stláčanie viac práce?

2 · Priprav

  1. Otvor predvolbu izotermické stláčanie a stlač Resetovať. 1 mol plynu začína na 49.9 L, 300 K.
  2. Zapni odčítanie práce vykonanej na plyne.
  3. Nastav cieľový (konečný) objem pre každý pokus a zaznamenaj prácu vykonanú plynom.

3 · Zbieraj údaje

Konečný objem V₂ (L)Práca vykonaná plynom W_gas (J)
24.94
16.63
12.47

Zaznamenaj W_gas (os y) verzus ln(V₂/V₁) (os x) pre svoje tri pokusy, s V₁ = 49.9 L.

4 · Analyzuj

  1. Pre jeden pokus vypočítaj W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) s n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Porovnaj s tabuľkou.
  2. W_gas je záporné v každom pokuse. Vysvetli, čo záporná hodnota fyzikálne znamená pre plyn, ktorý je stláčaný, a prečo stlačenie na menšie V₂ robí W_gas zápornejším.

5 · Rozšír

  1. Keďže ΔU = 0 pre akýkoľvek izotermický proces (teplota sa nemení), prvý zákon hovorí Q = W_gas aj tu. Tečie teplo do plynu alebo z plynu počas tohto stláčania? Vysvetli pomocou svojej znamienkovej konvencie.
  2. Aby plyn zostal pri konštantnej teplote počas stláčania, skutočné experimenty potrebujú tepelný zásobník v kontakte s valcom. Vysvetli, prečo stláčanie by plyn zohrialo, keby ten zásobník tam nebol.

Fyzika za týmto experimentom

Prvý termodynamický zákon

Zmena vnútornej energie sa rovná pridanému teplu mínus práca vykonaná plynom: ΔU = Q − W. Pre izotermický proces ideálneho plynu ΔU = 0, takže všetka práca vykonaná na plyne odchádza ako teplo.

← Späť na experiment

Termodynamika

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky