Adyabatik Genişleme: Isı Kaybı Olmadan Soğutma

1 · Tahmin Et

Gaz, çevresiyle (adyabatik) ısı alışverişinde bulunacak zamanı olmadan hızla genişler. Isı girmese veya çıkmasa bile gazın sıcaklığı değişir mi?

2 · Kurulum

  1. adiabatic-expansion ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. 1 mol diatomik nitrojen (f = 5 ) 24.9 L, 300 K'de başlar.
  2. Haznedeki son sıcaklık okumasını etkinleştirin.
  3. Her deneme için hedef (son) hacmi ayarlayın ve son sıcaklığı ve yapılan işi kaydedin.

3 · Veri Toplayın

Son hacim V₂ (L)Gazın yaptığı iş W_gas (J)Son sıcaklık T₂ (K)
37.41
49.89
62.36

Üç denemeniz için son sıcaklığı T₂ (y ekseni) ile son hacim V₂'yi (x ekseni) karşılaştırın. Çizgi aşağıya doğru kıvrılıyor mu?

4 · Analiz et

  1. Daha sonra W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁) değerini hesaplayın. Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
  2. Enerji korunumu açısından, pozitif iş yapan genişleyen bir gazın, ısı çekemediğinde neden soğuması gerektiğini açıklayın.

5 · Uzat

  1. 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.
  2. 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?

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

Adyabatik Süreç

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.

← Deneye geri dön

Termodinamik

138 Ücretsiz Yazdırılabilir Fizik Laboratuvarı Çalışma Kağıdı