Isokor uppvärmning: Tryckstegring vid konstant volym

1 · Förutsäg

En gas värms i ett stelt, förseglat kärl, så dess volym kan inte ändras (isokor). Eftersom gasen inte kan expandera, vart tar all tillförd värme vägen?

• All värmen går till inre energi, eftersom inget arbete utförs vid konstant volym.
• Mesta delen av värmen blir arbete trots att kärlet är stelt.
• Värmen delas jämnt mellan arbete och inre energi, precis som i andra processer.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Isokor uppvärmning och tryck på Återställ. 1 mol gas är förseglad vid 0.0249 m³ och startar vid 300 K.
2. Aktivera avläsningarna av tryck och tillförd värme.
3. Ställ in måltemperaturen (sluttemperaturen) för varje försök, och notera sluttrycket och den tillförda värmen.

3 · Samla data

Rita tillförd värme Q (y-axeln) mot sluttemperaturen T₂ (x-axeln) för dina tre försök.

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök P₂ = nRT₂/V med n = 1 mol, V = 0.0249 m³, sedan Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) med f = 3, T₁ = 300 K. Jämför båda med tabellen.
2. Eftersom gasen inte kan expandera (W_gas = 0), ger första huvudsatsen Q = ΔU exakt. Förklara varför varje joule tillförd värme visar sig helt som inre energi här, till skillnad från i experimentet med isobar uppvärmning.

5 · Utvidga

1. Ditt samband mellan P₂ och T₂ är Gay-Lussacs lag: vid konstant volym är trycket direkt proportionellt mot absolut temperatur. Förklara varför detta följer av PV = nRT när V är fast.
2. En förseglad tryckkokare värmer mat snabbare bland annat för att innesluten ånga inte kan expandera, så trycket (och temperaturen) stiger väl över 100°C. Använd detta experiments samband för att förklara varför ett förseglat, stelt kärl låter temperaturen stiga högre för samma värmetillskott än ett öppet skulle göra.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik