อุณหพลศาสตร์
การให้ความร้อนแบบปริมาตรคงที่
ให้ความร้อนที่ V คงที่: ความร้อนทั้งหมดเพิ่มพลังงานภายใน
การให้ความร้อนแบบปริมาตรคงที่ — การจำลองอุณหพลศาสตร์แบบโต้ตอบ ให้ความร้อนที่ V คงที่: ความร้อนทั้งหมดเพิ่มพลังงานภายใน ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การให้ความร้อนแบบปริมาตรคงที่
ให้ความร้อนที่ V คงที่: ความร้อนทั้งหมดเพิ่มพลังงานภายใน
เนื่องจากผนังแข็งไม่สามารถทำงานได้ (W = 0) กฎข้อที่หนึ่งจึงลดรูปเหลือเพียง Q = ΔU ความร้อนทุกจูลเพิ่มพลังงานจลน์ของโมเลกุลโดยตรง ทำให้เกิดอัตราการเพิ่มอุณหภูมิต่อหน่วยความร้อนที่สูงชันที่สุดในบรรดากระบวนการพื้นฐาน
- W = 0
- Q = ΔU
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แก๊สถูกทำให้ร้อนในภาชนะแข็งปิดผนึก ปริมาตรจึงเปลี่ยนไม่ได้ (ไอโซคอริก) เมื่อแก๊สขยายตัวไม่ได้ ความร้อนที่เติมทั้งหมดไปไหน
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ความร้อนทั้งหมดเข้าพลังงานภายใน เพราะที่ปริมาตรคงที่ไม่มีงาน
- ความร้อนส่วนใหญ่กลายเป็นงานแม้ภาชนะจะแข็ง
- ความร้อนแบ่งครึ่งระหว่างงานกับพลังงานภายใน เหมือนกระบวนการอื่น
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- อุณหภูมิสุดท้าย T₂ (K)
สิ่งที่คุณวัด:
- ความดันสุดท้าย P₂ (kPa)
- ความร้อนที่เติม Q (J)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ isochoric-heating แล้วกดรีเซ็ต แก๊ส 1 mol ผนึกที่ 0.0249 m³ เริ่มที่ 300 K
- เปิดค่าแสดงความดันและความร้อนที่เติม
- ตั้งอุณหภูมิเป้าหมาย (สุดท้าย) ของแต่ละรอบ แล้วบันทึกความดันสุดท้ายและความร้อนที่เติม
สมการควบคุม
การให้ความร้อนไอโซคอริกกับพลังงานภายใน — U = f/2·n·R·T
ที่ปริมาตรคงที่ ก๊าซไม่ทำงาน (W_gas = 0) ทุกจูลของความร้อนที่ใส่จึงเข้าสู่พลังงานภายในโดยตรง: Q = ΔU = (f/2)nRΔT
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ P₂ = nRT₂/V โดยใช้ n = 1 mol, V = 0.0249 m³ แล้วหา Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) โดยใช้ f = 3, T₁ = 300 K เทียบทั้งสองค่ากับตาราง
- เนื่องจากก๊าซขยายตัวไม่ได้ (W_gas = 0) กฎข้อที่หนึ่งจึงให้ Q = ΔU พอดี จงอธิบายว่าทำไมทุกจูลของความร้อนที่ใส่จึงกลายเป็นพลังงานภายในทั้งหมดที่นี่ ต่างจากการทดลองให้ความร้อนแบบความดันคงที่
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ความสัมพันธ์ P₂ กับ T₂ ของคุณคือกฎของเกย์-ลูซัก ที่ปริมาตรคงที่ ความดันแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ จงอธิบายว่าทำไมจึงได้มาจาก PV = nRT เมื่อ V คงที่
- หม้ออัดความดันปิดผนึกต้มอาหารเร็วขึ้นบางส่วนเพราะไอน้ำที่ถูกกักไว้ขยายตัวไม่ได้ ความดัน (และอุณหภูมิ) จึงสูงเกิน 100 °C ใช้ความสัมพันธ์ของการทดลองนี้อธิบายว่าเหตุใดภาชนะแข็งปิดผนึกจึงให้อุณหภูมิไต่สูงกว่าภาชนะเปิดที่ความร้อนเท่ากัน
- 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 การให้ความร้อนแบบปริมาตรคงที่
- เลือกห้องบรรจุ
- กดเล่น
- การให้ความร้อนที่ V คงที่
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ