Nhiệt động lực học

Nung nóng đẳng tích

Nung nóng ở thể tích không đổi: toàn bộ nhiệt làm tăng nội năng.

Nung nóng đẳng tích — mô phỏng Nhiệt động lực học tương tác. Nung nóng ở thể tích không đổi: toàn bộ nhiệt làm tăng nội năng. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Gia nhiệt đẳng tích

Đun nóng ở V không đổi: toàn bộ nhiệt làm tăng nội năng.

Với thành cứng không có công nào có thể thực hiện (W = 0), vì vậy định luật I rút gọn thành Q = ΔU. Mỗi joule nhiệt trực tiếp làm tăng năng lượng động học phân tử, tạo ra mức tăng nhiệt độ dốc nhất trên mỗi đơn vị nhiệt trong số các quá trình cơ bản.

• W = 0
• Q = ΔU

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Một chất khí được đun nóng trong một bình cứng, kín nên thể tích của nó không thể thay đổi (đẳng tích). Vì chất khí không thể giãn nở nên toàn bộ nhiệt lượng tăng thêm sẽ đi đâu?

Dự đoán cân nặng

• Toàn bộ nhiệt lượng chuyển thành nội năng vì không có công nào được thực hiện ở thể tích không đổi.
• Phần lớn nhiệt sẽ sinh công ngay cả khi vật chứa cứng.
• Nhiệt lượng phân chia đều giữa công và nội năng, giống như các quá trình khác.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Nhiệt độ cuối cùng T₂ (K)

Những gì bạn đo lường:

• Áp suất cuối cùng P₂ (kPa)
• Nhiệt bổ sung Q (J)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Mở cài đặt trước hệ thống sưởi đẳng nhiệt và nhấn Đặt lại. 1 mol khí được niêm phong ở 0,0249 m³, bắt đầu từ 300 K.
2. Kích hoạt các chỉ số áp suất và nhiệt bổ sung.
3. Đặt nhiệt độ mục tiêu (cuối cùng) cho mỗi lần thử và ghi lại áp suất cuối cùng cũng như lượng nhiệt được thêm vào.

phương trình điều khiển

Hệ thống sưởi đẳng tích và năng lượng bên trong — U = f/2·n·R·T

Ở thể tích không đổi, chất khí không sinh công (W_gas = 0), do đó mỗi jun nhiệt tăng thêm sẽ chuyển trực tiếp thành nội năng: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Đối với một lần thử, hãy tính P₂ = nRT₂/V bằng n = 1 mol, V = 0.0249 m³, rồi Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) sử dụng f = 3 , T₁ = 300 K. So sánh cả hai với bảng.
• Vì chất khí không thể giãn nở (W_gas = 0), nên định luật thứ nhất đưa ra chính xác Q = ΔU. Giải thích tại sao ở đây mỗi jun nhiệt tăng thêm biểu hiện hoàn toàn dưới dạng nội năng, không giống như thí nghiệm đốt nóng đẳng áp.

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Mối quan hệ P₂-vs-T₂ của bạn là Định luật Gay-Lussac: ở thể tích không đổi, áp suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Giải thích tại sao điều này xảy ra sau PV = nRT khi V cố định.
• Nồi áp suất kín làm nóng thức ăn nhanh hơn một phần vì hơi nước bị mắc kẹt không thể nở ra, do đó áp suất (và nhiệt độ) tăng lên trên 100°C. Sử dụng mối quan hệ của thí nghiệm này để giải thích tại sao một vật chứa cứng kín lại cho phép nhiệt độ tăng cao hơn với cùng một lượng nhiệt đầu vào so với vật chứa mở.

• 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

1. Chào mừng đến gia nhiệt đẳng tích
2. Chọn buồng khí
3. Nhấn Phát
4. Gia nhiệt ở V không đổi
5. Mở Trình kiểm tra
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Phương Trình Trạng Thái Khí Lý Tưởng