การให้ความร้อนไอโซคอริก ความดันเพิ่มที่ปริมาตรคงที่

1 · ทำนาย

แก๊สถูกทำให้ร้อนในภาชนะแข็งปิดผนึก ปริมาตรจึงเปลี่ยนไม่ได้ (ไอโซคอริก) เมื่อแก๊สขยายตัวไม่ได้ ความร้อนที่เติมทั้งหมดไปไหน

• ความร้อนทั้งหมดเข้าพลังงานภายใน เพราะที่ปริมาตรคงที่ไม่มีงาน
• ความร้อนส่วนใหญ่กลายเป็นงานแม้ภาชนะจะแข็ง
• ความร้อนแบ่งครึ่งระหว่างงานกับพลังงานภายใน เหมือนกระบวนการอื่น

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ isochoric-heating แล้วกดรีเซ็ต แก๊ส 1 mol ผนึกที่ 0.0249 m³ เริ่มที่ 300 K
2. เปิดค่าแสดงความดันและความร้อนที่เติม
3. ตั้งอุณหภูมิเป้าหมาย (สุดท้าย) ของแต่ละรอบ แล้วบันทึกความดันสุดท้ายและความร้อนที่เติม

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตความร้อนที่เติม Q (แกน y) กับอุณหภูมิสุดท้าย T₂ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. 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
2. เนื่องจากก๊าซขยายตัวไม่ได้ (W_gas = 0) กฎข้อที่หนึ่งจึงให้ Q = ΔU พอดี จงอธิบายว่าทำไมทุกจูลของความร้อนที่ใส่จึงกลายเป็นพลังงานภายในทั้งหมดที่นี่ ต่างจากการทดลองให้ความร้อนแบบความดันคงที่

5 · ต่อยอด

1. ความสัมพันธ์ P₂ กับ T₂ ของคุณคือกฎของเกย์-ลูซัก ที่ปริมาตรคงที่ ความดันแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ จงอธิบายว่าทำไมจึงได้มาจาก PV = nRT เมื่อ V คงที่
2. หม้ออัดความดันปิดผนึกต้มอาหารเร็วขึ้นบางส่วนเพราะไอน้ำที่ถูกกักไว้ขยายตัวไม่ได้ ความดัน (และอุณหภูมิ) จึงสูงเกิน 100 °C ใช้ความสัมพันธ์ของการทดลองนี้อธิบายว่าเหตุใดภาชนะแข็งปิดผนึกจึงให้อุณหภูมิไต่สูงกว่าภาชนะเปิดที่ความร้อนเท่ากัน

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง