రుద్ధోష్మ వ్యాకోచం: ఉష్ణం కోల్పోకుండా చల్లబడటం

1 · ఊహించండి

వాయువు త్వరగా వ్యాకోచిస్తుంది, తన పరిసరాలతో ఉష్ణం మార్చుకోవడానికి సమయం ఉండదు (రుద్ధోష్మ). ఉష్ణం లోపలికి గానీ బయటకు గానీ వెళ్ళకపోయినా వాయువు ఉష్ణోగ్రత మారుతుందా?

• వాయువు చల్లబడుతుంది — తన స్వంత అంతరిక శక్తితో తన పరిసరాలపై పని చేస్తుంది.
• ఉష్ణం మార్చబడదు కాబట్టి ఉష్ణోగ్రత ఒక్కటే ఉంటుంది.
• వ్యాకోచించినకొద్దీ వాయువు వేడెక్కుతుంది.

2 · అమరిక

1. adiabatic-expansion ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. 1 mol ద్విపరమాణుక నైట్రోజన్ (f = 5) 24.9 L, 300 K వద్ద ప్రారంభమవుతుంది.
2. గదిపై తుది-ఉష్ణోగ్రత రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి లక్ష్య (తుది) ఘనపరిమాణాన్ని సెట్ చేసి, తుది ఉష్ణోగ్రత, చేసిన పనిని నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం తుది ఘనపరిమాణం V₂ (x-అక్షం) పై తుది ఉష్ణోగ్రత T₂ (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. రేఖ కిందికి వంగి ఉందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. ఒక ప్రయత్నానికి, γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L ఉపయోగించి T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) లెక్కించండి. తర్వాత W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁) లెక్కించండి. రెండింటినీ పట్టికతో పోల్చండి.
2. ప్రతి ప్రయత్నంలోనూ Q = 0 కాబట్టి, మొదటి నియమం సరిగ్గా ΔU = −W_gas ఇస్తుంది. శక్తి సంరక్షణ దృష్ట్యా, ఉష్ణాన్ని లాగుకోలేని ధనాత్మక పని చేసే వ్యాకోచించే వాయువు తప్పనిసరిగా చల్లబడాల్సి ఉంటుందో వివరించండి.

5 · విస్తరించండి

1. ఏరోసల్ స్ప్రే క్యాన్ నుండి వాయువు వేగంగా బయటకు ప్రవహించి వ్యాకోచించేకొద్దీ క్యాన్ చల్లగా అనిపిస్తుంది — పరిసరాలతో ఎక్కువ ఉష్ణం మార్చుకోవడానికి వీలు కానంత వేగంగా. ఇది రుద్ధోష్మ శీతలీకరణకు నిజమైన (అసంపూర్ణమైనా) ఉదాహరణ ఎందుకో వివరించండి.
2. అదే ఘనపరిమాణ మార్పుకు isothermal-compression యొక్క వ్యతిరేకం (సమతాప వ్యాకోచం) ఇచ్చే విలువతో మీ తుది ఉష్ణోగ్రతలను పోల్చండి: సమతాపం T ను స్థిరంగా ఉంచుతుంది, కానీ ఈ రుద్ధోష్మ సందర్భం ఉంచదు. ఉష్ణ-మార్పిడి ఊహను తొలగించడం ఫలితాన్ని ఎందుకు మారుస్తుంది?

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు