等容加热：恒容压力上升

1·预测

气体在刚性密封容器中被加热，因此其体积不会改变（等容）。既然气体不能膨胀，那么所有增加的热量都去了哪里？

• 所有热量都转化为内能，因为在恒定体积下没有做功。
• 即使容器是刚性的，大部分热量也会转化为功。
• 就像其他过程一样，热量在功和内能之间均匀分配。

2·设置

1. 打开「等容加热：恒容压力上升（isochoric-heating）」预设并按重置。 1 mol 气体在 0.0249 m3 下被密封，起始温度为 300 K。
2. 启用压强与加入热量读数。
3. 设置每次试验的目标（最终）温度，并记录最终压力和添加的热量。

3·收集数据

针对三次试验，绘制加入热量Q（y轴）相对最终温度T₂（x轴）的关系图。

4·分析

1. 对于其中一次试验，使用n = 1 mol、V = 0.0249 m³计算P₂ = nRT₂/V，再使用f = 3、T₁ = 300 K计算Q = (f/2)nR(T₂ − T₁)。将两者与表格比较。
2. 由于气体不能膨胀 (W_gas = 0)，第一定律准确给出 Q = ΔU。解释一下为什么这里增加的每一焦耳热量都完全表现为内能，这与 isobaric-heating 实验不同。

5·扩展

1. 你得到的P₂对T₂关系就是盖-吕萨克定律：在体积恒定时，压强与绝对温度成正比。请解释为什么当V固定时，这一结果由PV = nRT得出。
2. 密封压力锅加热食物的速度更快，部分原因是滞留的蒸汽无法膨胀，因此压力（和温度）会升至 100°C 以上。使用该实验的关系来解释为什么在相同的热量输入下，密封的刚性容器的温度比开放的容器更高。

这个实验背后的物理原理

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