熱力學
等容加熱
等容加熱：所有熱量都轉化為內能。
等容加熱——互動式熱力學模擬。等容加熱：所有熱量都轉化為內能。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
等容加熱
等容加熱：所有熱量都轉化爲內能。
剛性壁下無法做功（W = 0），第一定律化簡為 Q = ΔU。每一焦耳的熱直接增加分子動能，在基本過程中產生最陡的單位熱溫升。
- 功爲零
- 熱等於內能變化
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
氣體在剛性密封容器中被加熱，因此其體積不會改變（等容）。既然氣體不能膨脹，那麼所有增加的熱量都去了哪裡？
預測權重
- 所有熱量都轉換為內能，因為在恆定體積下沒有做功。
- 即使容器是剛性的，大部分熱量也會轉化為功。
- 就像其他過程一樣，熱量在功和內能之間均勻分配。
可變角色
您設定的內容：
- 最終溫度T2 (K)
您測量的內容：
- 最終壓力 P2 (kPa)
- 熱添加Q (J)
調查如何進行
- 開啟 isochoric-heating 預設並按下 Reset。 1 mol 氣體在 0.0249 m3 下被密封，起始溫度為 300 K。
- 啟用壓強與加入熱量讀數。
- 設定每次試驗的目標（最終）溫度，並記錄最終壓力和添加的熱量。
控制方程
等容加熱和內能 — U = f/2·n·R·T
在體積恆定的情況下，氣體不做功 (W_gas = 0)，因此增加的每一焦耳熱量都直接轉換為內能：Q = ΔU = (f/2)nRΔT。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於其中一次試驗，使用n = 1 mol、V = 0.0249 m³計算P₂ = nRT₂/V，再使用f = 3、T₁ = 300 K計算Q = (f/2)nR(T₂ − T₁)。將兩者與表格比較。
- 由於氣體無法膨脹 (W_gas = 0)，第一定律準確給出 Q = ΔU。解釋為什麼這裡增加的每一焦耳熱量都完全表現為內能，這與 isobaric-heating 實驗不同。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 您的 P₂-vs-T₂ 關係是蓋呂薩克定律：在體積恆定的情況下，壓力與絕對溫度成正比。解釋為什麼當 V 固定時，這是從 PV = nRT 得出的。
- 密封壓力鍋加熱食物的速度更快，部分原因是滯留的蒸氣無法膨脹，因此壓力（和溫度）會升至 100°C 以上。使用該實驗的關係來解釋為什麼在相同的熱量輸入下，密封的剛性容器的溫度比開放的容器更高。
- 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
- 歡迎來到等容加熱
- 選擇氣體腔
- 按播放
- 恆容加熱
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。