Gia nhiệt đẳng áp: Giãn nở ở áp suất không đổi

1 · Dự đoán

Một chất khí được nung nóng ở áp suất không đổi nên nó nở ra (đẳng áp). Nếu bạn để nó giãn nở đến thể tích cuối cùng lớn hơn, liệu khí có tác dụng nhiều hơn lên môi trường xung quanh không?

• Thể tích cuối cùng lớn hơn có nghĩa là khí thực hiện ít công hơn.
• Công việc được thực hiện không phụ thuộc vào khối lượng cuối cùng.
• Thể tích cuối cùng lớn hơn có nghĩa là khí thực hiện nhiều công hơn.

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt trước hệ thống sưởi đẳng áp và nhấn Đặt lại. 1 mol khí bắt đầu ở 24,9 L, 300 K, ở áp suất không đổi.
2. Kích hoạt tính năng đọc nhiệt độ cuối cùng trên buồng đo.
3. Đặt âm lượng mục tiêu (cuối cùng) cho mỗi lần thử và ghi lại nhiệt độ cuối cùng cũng như công việc đã thực hiện.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ đồ thị nhiệt độ cuối cùng T₂ (trục y) theo thể tích cuối cùng V₂ (trục x) cho ba lần lần thử của bạn. Đường thẳng có đi qua gốc tọa độ không?

4 · Phân tích

1. Đối với một lần thử, hãy tính W_gas = P₁(V₂ − V₁) bằng cách sử dụng P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, sau đó T₂ = T₁·V₂/V₁. So sánh cả hai với bảng.
2. Giải thích, bằng cách sử dụng W_gas = P·ΔV, tại sao sự thay đổi thể tích lớn hơn ở cùng một áp suất không đổi có nghĩa là khí thực hiện nhiều công hơn.

5 · Gia hạn

1. Đường T₂-vs-V₂ của bạn là Định luật Charles: ở áp suất không đổi, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối tỷ lệ thuận với nhau. Giải thích tại sao điều này xảy ra trực tiếp từ PV = nRT khi P được giữ cố định.
2. Một phần nhiệt lượng bạn thêm vào trong quá trình gia nhiệt đẳng áp sẽ sinh công (giãn nở) và một phần thành năng lượng bên trong. Cái nào nhận được nhiều nhiệt lượng tăng thêm hơn cho một chất khí đơn nguyên tử (f = 3): công hay nội năng?

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm