Adiabatna ekspanzija: ohlajanje brez izgube toplote

1 · Predvidi

Plin se hitro širi, brez časa za izmenjavo toplote z okolico (adiabatno). Ali se temperatura plina spremeni, čeprav nobena toplota ne vstopi ali izstopi?

• Plin se ohladi — opravi delo na svoji okolici z lastno notranjo energijo.
• Temperatura ostane enaka, ker se toplota ne izmenjuje.
• Plin se segreva, ko se širi.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev adiabatic-expansion in pritisni Ponastavi. 1 mol dvoatomskoga dušika (f = 5) začne pri 24,9 L, 300 K.
2. Omogoči odčitek končne temperature na komori.
3. Nastavi ciljno (končno) prostornino za vsak poskus in zabeleži končno temperaturo in opravljeno delo.

3 · Zberi podatke

Nariši končno temperaturo T₂ (os y) proti končni prostornini V₂ (os x) za svoje tri poskuse. Ali se črta ukrivi navzdol?

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) z γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. Nato izračunaj W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Primerjaj oba s tabelo.
2. S Q = 0 v vsakem poskusu prvi zakon da ΔU = −W_gas točno. Z ohranitvijo energije razloži, zakaj se razširjajoč plin, ki opravi pozitivno delo, mora ohladiti, ko ne more vleči toplote.

5 · Razširi

1. Aerosolni pršilnik je hladen na dotik, ker plin uhaja in se hitro širi — prehitro, da bi izmenjal veliko toplote z okolico. Razloži, zakaj je to resničen (čeprav nepopoln) primer adiabatnega ohlajanja.
2. Primerjaj svoje končne temperature tu s tem, kar bi dala obratna stran isothermal-compression (izotermna ekspanzija) za isto spremembo prostornine: izotermna drži T konstantno, ta adiabatni primer pa ne. Zakaj odstranitev predpostavke o izmenjavi toplote spremeni izid?

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov