Quindi, quando un volume di gas viene riscaldato, laggiunta di energia aumenta lenergia cinetica delle particelle. Ciò significa solo che ora si muovono più velocemente, giusto? I non è possibile correlare questo aumento dellenergia cinetica allespansione. Le particelle crescono o qualcosa del genere?
Commenti
- vedi questo hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Kinetic/kinthe.html
Risposta
Le molecole che compongono il gas sono in movimento casuale, rimbalzando luna sullaltra e contro le pareti del contenitore in cui si trovano. La loro velocità media tra i rimbalzi ci dice la temperatura delle molecole di gas. Aggiungere energia a loro (sotto forma di calore) li fanno muovere più velocemente, il che aumenta la temperatura del gas. Lenergia aggiunta significa che quando colpiscono le pareti del loro contenitore, colpiscono più forte. Tutti quei colpi si sommano alla pressione , il che significa che più caldo diventa il gas, più velocemente entrano le molecole si muove, maggiore è la pressione che esercitano sulle pareti del contenitore.
Commenti
- ogni buona risposta, ho votato verso lalto e unaltra cosa, come può funzionare questa espansione? Come ho sentito dire dal mio insegnante, se non ci sono variazioni di volume per il sistema, significa che non cè lavoro.
- semplice. Rendi mobile una parete del serbatoio del gas. quando riscaldi il gas, spinge sul muro e lo fa muovere. Quindi colleghi la parete mobile alla tua macchina, dove gira una manovella o spinge una leva, ecc. Ed esegue il lavoro. questo è il modo in cui funzionano i motori delle automobili.
- Mi dispiace, onorevole Nielsen, ho unaltra domanda. Quindi laumento di volume per un sistema non esegue necessariamente il lavoro se la parete mobile non è attaccata a qualche tipo di macchina? Ad esempio un solo fumetto?
- hai ragione, unespansione " gratuita " funziona solo contro la pressione dellatmosfera. Questi argomenti sono spiegati in un primo corso di termodinamica che avresti frequentato al college. Stai lavorando ora da un libro di testo? college o liceo? -Niels
- In bocca al lupo per i tuoi studi!
Risposta
A il gas riscaldato non si espande se si trova, diciamo, in un contenitore dacciaio. Invece, la sua pressione aumenta a causa della maggiore energia cinetica.
Se si trova, diciamo, in un palloncino, la pressione maggiore spinge verso lesterno il palloncino e lo fa espandere.
Risposta
Non riesco a mettere in relazione questo aumento di energia cinetica con lespansione.
Il volume di un gas che è stato riscaldato non aumenta necessariamente.
Se il gas è contenuto in un recipiente con volume costante, non lo farà si espandono ma piuttosto la pressione del gas aumenterà.
Questo perché quando riscaldate le molecole di gas si muoveranno più velocemente e rimbalzeranno sulla parete del contenitore subendo un maggiore cambiamento di quantità di moto e questo accadrà più spesso.
Così la forza (velocità di variazione della quantità di moto) esercitata dalle molecole di gas sulle pareti per unità di area della parete (pressione) aumenterà.
Ora considera il gas riscaldato in un contenitore e la pressione del gas può rimanere costante perché il contenitore può espandersi.
In questo caso le molecole di gas rimbalzeranno di nuovo sulla parete del contenitore subendo un maggiore cambiamento di quantità di moto ma ora larea su cui le molecole esercitano una forza sulle pareti sarà aumentata mantenendo così la pressione costante.
—-
In un modo più formale in termini di teoria cinetica dei gas, la pressione esercitata da un gas è $ P = \ frac 13 \ rho c ^ 2 _ {\ rm rms} $ dove $ \ rho $ è la densità del gas e $ c ^ 2 _ {\ rm rms} $ è la velocità quadratica media delle molecole di gas.
Se il gas viene riscaldato a volume costante, la densità del gas rimane la stessa ma la velocità quadratica media delle molecole aumenta, quindi la pressione deve aumentare.
Daltra parte, se riscaldando la densità del gas diminuisce (a causa di un aumento di volume) alla stessa velocità con cui aumenta la velocità quadratica media delle molecole, la pressione del gas rimarrà costante .