Gia nhiệt đẳng áp: Áp suất tăng ở thể tích không đổi

1 · Dự đoán

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?

• 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.

2 · Thiết lập

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.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ đồ thị nhiệt lượng bổ sung Q (trục y) so với nhiệt độ cuối cùng T₂ (trục x) cho ba lần lần thử của bạn.

4 · Phân tích

1. 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.
2. 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.

5 · Gia hạn

1. 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.
2. 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.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm