Isoterm kompression: Arbete vid konstant temperatur

1 · Förutsäg

En gas komprimeras till en mindre volym medan dess temperatur hålls konstant (isoterm). Krävs det mer arbete för att komprimera den ytterligare?

2 · Uppbyggnad

  1. Öppna förinställningen Isoterm kompression och tryck på Återställ. 1 mol gas startar vid 49.9 L, 300 K.
  2. Aktivera avläsningen av arbetet utfört på gasen.
  3. Ställ in målvolymen (slutvolymen) för varje försök och notera arbetet som gasen utför.

3 · Samla data

Slutvolym V₂ (L)Arbete utfört av gasen W_gas (J)
24.94
16.63
12.47

Rita W_gas (y-axeln) mot ln(V₂/V₁) (x-axeln) för dina tre försök, med V₁ = 49.9 L.

4 · Analysera

  1. Beräkna för ett försök W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) med n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Jämför med tabellen.
  2. W_gas är negativt i vartenda försök. Förklara vad ett negativt värde betyder fysikaliskt för en gas som komprimeras, och varför kompression till ett mindre V₂ gör W_gas mer negativt.

5 · Utvidga

  1. Eftersom ΔU = 0 för varje isoterm process (temperaturen ändras inte), ger första huvudsatsen Q = W_gas även här. Flödar värme in i eller ut ur gasen under denna kompression? Förklara med din teckenkonvention.
  2. För att hålla gasen vid konstant temperatur under kompression behöver verkliga experiment en värmereservoar i kontakt med cylindern. Förklara varför kompressionen skulle värma upp gasen om den reservoaren inte fanns.

Fysiken bakom det här experimentet

Termodynamikens första huvudsats

Ändringen i inre energi är lika med tillförd värme minus gasens arbete: ΔU = Q − W. För en isoterm idealgasprocess är ΔU = 0, så allt arbete som utförs på gasen lämnar gasen som värme.

← Tillbaka till experimentet

Termodynamik

138 gratis utskrivbara labblad i fysik