อุณหพลศาสตร์
การอัดแบบอุณหภูมิคงที่
อัดที่อุณหภูมิ T คงที่: ΔU = 0 ดังนั้น Q = W
การอัดแบบอุณหภูมิคงที่ — การจำลองอุณหพลศาสตร์แบบโต้ตอบ อัดที่อุณหภูมิ T คงที่: ΔU = 0 ดังนั้น Q = W ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
กระบวนการอุณหภูมิคงที่
อัดที่ T คงที่: ΔU = 0 ดังนั้น Q = W
ในกระบวนการอุณหภูมิคงที่ พลังงานภายในของแก๊สอุดมคติขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น ดังนั้น ΔU = 0 งานใดๆ ที่กระทำต่อแก๊สจะต้องออกไปเป็นความร้อนสู่แหล่งกักเก็บ สังเกตเส้นโค้ง P–V ที่เป็นไปตาม PV = ค่าคงที่ ขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่
- ΔU = 0
- Q = W
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แก๊สถูกอัดให้ปริมาตรเล็กลงโดยอุณหภูมิคงที่ (ไอโซเทอร์มอล) การอัดเพิ่มต้องการงานมากกว่าหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- การอัดไปปริมาตรสุดท้ายที่เล็กกว่าต้องการงานน้อยกว่า
- การอัดไปปริมาตรสุดท้ายที่เล็กกว่าต้องการงานมากกว่า (Wgas ติดลบมากกว่า)
- งานที่ต้องการเท่ากันไม่ว่าปริมาตรสุดท้ายเท่าใด
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ปริมาตรสุดท้าย V₂ (L)
สิ่งที่คุณวัด:
- งานที่แก๊สทำ W_gas (J)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ isothermal-compression แล้วกดรีเซ็ต แก๊ส 1 mol เริ่มที่ 49.9 L, 300 K
- เปิดค่าแสดงงานที่กระทำต่อแก๊ส
- ตั้งปริมาตรเป้าหมาย (สุดท้าย) ของแต่ละรอบแล้วบันทึกงานที่แก๊สทำ
สมการควบคุม
กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ — ΔU = Q − W
การเปลี่ยนพลังงานภายในเท่ากับความร้อนที่ใส่ลงด้วยงานที่ก๊าซทำ: ΔU = Q − W สำหรับกระบวนการอุณหภูมิคงที่ของก๊าซอุดมคติ ΔU = 0 งานที่ทำกับก๊าซจึงออกไปเป็นความร้อนทั้งหมด
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) โดยใช้ n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K เทียบกับตาราง
- W_gas ติดลบทุกรอบ อธิบายว่าค่าติดลบหมายถึงอะไรทางกายภาพสำหรับแก๊สที่ถูกอัด และเหตุใดการอัดไป V₂ ที่เล็กกว่าจึงทำให้ W_gas ติดลบมากขึ้น
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- เนื่องจาก ΔU = 0 สำหรับกระบวนการอุณหภูมิคงที่ใด ๆ (อุณหภูมิไม่เปลี่ยน) กฎข้อที่หนึ่งจึงให้ Q = W_gas ที่นี่เช่นกัน ระหว่างการอัดนี้ความร้อนไหลเข้าหรือออกจากก๊าซ จงอธิบายด้วยธรรมเนียมเครื่องหมายของคุณ
- เพื่อคงอุณหภูมิแก๊สขณะอัด การทดลองจริงต้องมีแหล่งกักความร้อนสัมผัสกระบอกสูบ อธิบายว่าเหตุใดการอัดจึงทำให้แก๊สร้อนขึ้นถ้าไม่มีแหล่งกักนั้น
- 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 การอัดแบบอุณหภูมิคงที่
- เลือกห้องบรรจุ
- กดเล่น
- การอัดที่ T คงที่
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ