Isobar uppvärmning: Expansion vid konstant tryck

1 · Förutsäg

En gas värms vid konstant tryck, så den expanderar (isobar). Om du låter den expandera till en större slutvolym, utför gasen då mer arbete på sin omgivning?

2 · Uppbyggnad

  1. Öppna förinställningen Isobar uppvärmning och tryck på Återställ. 1 mol gas startar vid 24.9 L, 300 K, vid konstant tryck.
  2. Aktivera avläsningen av sluttemperaturen på kammaren.
  3. Ställ in målvolymen (slutvolymen) för varje försök, och notera sluttemperaturen och det utförda arbetet.

3 · Samla data

Slutvolym V₂ (L)Arbete utfört av gasen W_gas (J)Sluttemperatur T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

Rita sluttemperaturen T₂ (y-axeln) mot slutvolymen V₂ (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rät och genom origo?

4 · Analysera

  1. Beräkna för ett försök W_gas = P₁(V₂ − V₁) med P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, sedan T₂ = T₁·V₂/V₁. Jämför båda med tabellen.
  2. Förklara, med W_gas = P·ΔV, varför en större volymändring vid samma konstanta tryck innebär mer arbete utfört av gasen.

5 · Utvidga

  1. Din linje T₂ mot V₂ är Charles lag: vid konstant tryck är volym och absolut temperatur direkt proportionella. Förklara varför detta följer direkt av PV = nRT när P hålls fast.
  2. En del av värmen du tillför under isobar uppvärmning går till arbete (expansion) och en del till inre energi. Vilken får mer av den tillförda värmen för en enatomig gas (f = 3): arbetstermen eller den inre energin?

Fysiken bakom det här experimentet

Isobart arbete

Vid konstant tryck är arbetet som en expanderande gas utför enkelt trycket gånger volymändringen: W_gas = P·ΔV — arean av en rektangel under en horisontell linje i ett P-V-diagram.

← Tillbaka till experimentet

Termodynamik

138 gratis utskrivbara labblad i fysik