อุณหพลศาสตร์
การให้ความร้อนแบบความดันคงที่
ให้ความร้อนที่ P คงที่: แก๊สขยายตัวและทำงาน
การให้ความร้อนแบบความดันคงที่ — การจำลองอุณหพลศาสตร์แบบโต้ตอบ ให้ความร้อนที่ P คงที่: แก๊สขยายตัวและทำงาน ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การให้ความร้อนแบบความดันคงที่
ให้ความร้อนที่ P คงที่: แก๊สขยายตัวและทำงาน
ที่ความดันคงที่ การให้ความร้อนแก่แก๊สอุดมคติจะบังคับให้เกิดการขยายตัว ทำให้แก๊สสามารถทำงานต่อสิ่งแวดล้อมได้ในขณะที่อุณหภูมิสูงขึ้น จากกฎข้อที่หนึ่ง Q = ΔU + W ความร้อนที่ดูดซับส่วนหนึ่งเพิ่มพลังงานภายในและอีกส่วนหนึ่งใช้เป็นงานขยายตัว
- W = PΔV
- Q = ΔU + W
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แก๊สถูกทำให้ร้อนที่ความดันคงที่จึงขยายตัว (ไอโซบาริก) ถ้าปล่อยให้ขยายไปปริมาตรสุดท้ายที่ใหญ่กว่า แก๊สทำงานต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ปริมาตรสุดท้ายที่ใหญ่กว่าหมายถึงงานที่แก๊สทำน้อยกว่า
- งานที่ทำไม่ขึ้นกับปริมาตรสุดท้าย
- ปริมาตรสุดท้ายที่ใหญ่กว่าหมายถึงงานที่แก๊สทำมากกว่า
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ปริมาตรสุดท้าย V₂ (L)
สิ่งที่คุณวัด:
- งานที่แก๊สทำ W_gas (J)
- อุณหภูมิสุดท้าย T₂ (K)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ isobaric-heating แล้วกดรีเซ็ต แก๊ส 1 mol เริ่มที่ 24.9 L, 300 K ที่ความดันคงที่
- เปิดค่าแสดงอุณหภูมิสุดท้ายบนห้องจำลอง
- ตั้งปริมาตรเป้าหมาย (สุดท้าย) ของแต่ละรอบ แล้วบันทึกอุณหภูมิสุดท้ายและงานที่ทำ
สมการควบคุม
งานความดันคงที่ — W = P·ΔV
ที่ความดันคงที่ งานที่ก๊าซทำขณะขยายตัวคือความดันคูณการเปลี่ยนปริมาตร: W_gas = P·ΔV คือพื้นที่สี่เหลี่ยมใต้เส้นแนวระดับบนแผนภาพ P-V
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ W_gas = P₁(V₂ − V₁) โดยใช้ P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa แล้วหา T₂ = T₁·V₂/V₁ เทียบทั้งสองค่ากับตาราง
- จงใช้ W_gas = P·ΔV อธิบายว่าทำไมการเปลี่ยนปริมาตรที่มากกว่า ที่ความดันคงที่เดิม จึงหมายถึงงานที่ก๊าซทำมากกว่า
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- เส้นกราฟ T₂ กับ V₂ ของคุณคือกฎของชาร์ลส์ ที่ความดันคงที่ ปริมาตรแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ จงอธิบายว่าทำไมจึงได้มาจาก PV = nRT โดยตรงเมื่อ P คงที่
- ความร้อนที่ใส่ระหว่างให้ความร้อนแบบความดันคงที่ ส่วนหนึ่งไปเป็นงาน (การขยายตัว) และส่วนหนึ่งไปเป็นพลังงานภายใน สำหรับก๊าซอะตอมเดี่ยว (f = 3) งานหรือพลังงานภายในได้ส่วนแบ่งมากกว่ากัน
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- ยินดีต้อนรับสู่ การให้ความร้อนแบบความดันคงที่
- เลือกห้องบรรจุ
- กดเล่น
- การให้ความร้อนที่ P คงที่
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ