Termodinamik
Adyabatik genleşme
Isı alışverişi olmadan genleşme: gaz soğur.
Adyabatik genleşme — etkileşimli Termodinamik simülasyonu. Isı alışverişi olmadan genleşme: gaz soğur. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Adiyabatik genleşme
Isı alışverişi olmadan genleşme: gaz soğur.
Adiyabatik bir süreçte Q = 0, bu yüzden genleşme işi gazdan iç enerji çeker. Moleküller yavaşlar, sıcaklık düşer ve basıncı sürdürecek ısı girmediği için P-V yolu bir izotermden daha diktir.
- Q = 0
- TV^(γ−1) = sabit
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Sürüş sorusu
Gaz, çevresiyle (adyabatik) ısı alışverişinde bulunacak zamanı olmadan hızla genişler. Isı girmese veya çıkmasa bile gazın sıcaklığı değişir mi?
Tartılacak tahminler
- Gaz soğur; kendi iç enerjisini kullanarak çevresi üzerinde çalışır.
- Isı alışverişi olmadığından sıcaklık aynı kalır.
- Gaz genişledikçe ısınır.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Son hacim V₂ (L)
Ölçtüğünüz şey:
- Gazın yaptığı iş W_gas (J)
- Son sıcaklık T₂ (K)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- adiabatic-expansion ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. 1 mol diatomik nitrojen (f = 5 ) 24.9 L, 300 K'de başlar.
- Odadaki son sıcaklık okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için hedef (son) hacmi ayarlayın ve son sıcaklığı ve yapılan işi kaydedin.
Yönetim denklemi
Adyabatik Süreç — ΔU = Q − W
Isı alışverişi olmadığında (Q = 0), birinci yasa ΔU = −W_gaza indirgenir: genişleyen bir gaz yalnızca kendi iç enerjisini harcayarak iş yapabilir, bu nedenle soğuması gerekir. Basınç ve hacim P·V^γ = sabiti takip eder.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Bir deneme için, T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1)'yi γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. kullanarak hesaplayın. Daha sonra W_gas'ı hesaplayın = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁). Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
- Her denemede Q = 0 olduğunda, birinci yasa tam olarak ΔU = −W_gas değerini verir. Enerji tasarrufu açısından, pozitif iş yapan genişleyen bir gazın, ısı çekemediğinde neden soğuması gerektiğini açıklayın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Aerosol sprey, gaz dışarı fırlayıp hızla genişledikçe soğuk hissedebilir; bu, çevreyle fazla ısı alışverişi yapamayacak kadar hızlıdır. Bunun neden adyabatik soğutmanın gerçek dünyadaki (kusurlu olsa da) bir örneği olduğunu açıklayın.
- Buradaki son sıcaklıklarınızı, aynı hacim değişimi için izotermal sıkıştırmanın tersinin (izotermal genleşme) vereceği değerle karşılaştırın: izotermal T'yi sabit tutar, ancak bu adyabatik durum bunu yapmaz. Isı değişimi varsayımının kaldırılması sonucu neden değiştiriyor?
- 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
- Hoş geldiniz: adiyabatik genleşme
- Seçin: hazne
- Oynat'a basın
- Isı akışı olmadan genleşme
- Denetleyiciyi açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.