Więc gdy objętość gazu jest podgrzewana, dodanie energii zwiększa energię kinetyczną cząstek. Oznacza to tylko, że poruszają się one teraz szybciej, prawda? I nie może powiązać tego wzrostu energii kinetycznej z ekspansją. Czy cząstki rosną czy coś?
Komentarze
- zobacz to hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Kinetic/kinthe.html
Odpowiedź
Cząsteczki tworzące gaz są w przypadkowym ruchu, odbijając się od siebie i od ścianek pojemnika, w którym się znajdują. Ich średnia prędkość między odbiciami mówi nam o temperaturze cząsteczek gazu. Dodanie energii do ich (w postaci ciepła) sprawia, że poruszają się szybciej, co podnosi temperaturę gazu. Dodatkowa energia oznacza, że uderzając w ścianki pojemnika, uderzają mocniej. Wszystkie te uderzenia sumują się do ciśnienia , co oznacza, że im cieplejszy jest gaz, tym szybciej cząsteczki się przenikają się porusza, tym większy nacisk wywierają na ścianki pojemnika.
Komentarze
- każda dobra odpowiedź, za głosem i jeszcze jedno, jak to rozszerzenie może działać? Tak jak słyszałem, jak mój nauczyciel powiedział, że jeśli nie ma zmiany głośności systemu, oznacza to, że nie ma pracy.
- proste. Sprawiasz, że jedna ściana zbiornika gazu jest ruchoma. gdy podgrzejesz gaz, popycha on ścianę i wprawia go w ruch. Następnie podłączasz ruchomą ścianę do maszyny, gdzie obraca korbę lub naciska dźwignię itp. I wykonuje pracę. tak działają silniki samochodowe.
- przepraszam, panie Nielsen, mam jeszcze 1 pytanie. Więc zwiększenie objętości systemu niekoniecznie musi działać, jeśli ruchoma ściana nie jest przymocowana do jakiegoś rodzaju maszyn? Na przykład sam balon?
- masz rację, " darmowe " rozszerzenie działa tylko pod presję atmosfery. Te kwestie są wyjaśnione na pierwszym kursie z termodynamiki, który można dostać na studiach. Pracujesz teraz z podręcznika? college czy liceum? -Niels
- Powodzenia w nauce!
Odpowiedź
A podgrzany gaz nie rozszerza się, jeśli znajduje się, powiedzmy, w stalowym pojemniku. Zamiast tego, jego ciśnienie rośnie z powodu większej energii kinetycznej.
Jeśli znajduje się on, powiedzmy, w balonie, to większe ciśnienie wypycha balon na zewnątrz i powoduje jego rozszerzenie.
Odpowiedź
Nie mogę powiązać tego wzrostu energii kinetycznej z ekspansją.
Objętość podgrzanego gazu niekoniecznie wzrasta.
Jeśli gaz znajduje się w naczyniu o stałej objętości, nie rozszerzyć się, ale raczej ciśnienie gazu wzrośnie.
Dzieje się tak, ponieważ po podgrzaniu cząsteczki gazu będą poruszać się szybciej i odbijać się od ściany pojemnika, powodując większą zmianę pędu i będzie się to zdarzać częściej.
Zatem siła (szybkość zmiany pędu) wywierana przez cząsteczki gazu na ściany na jednostkę powierzchni ściany (ciśnienie) wzrośnie.
Rozważmy teraz gaz podgrzany w pojemniku, a ciśnienie gazu może pozostać stałe, ponieważ pojemnik może się rozszerzać.
W takim przypadku cząsteczki gazu ponownie odbiją się od ściany pojemnika cierpi na większą zmianę pędu, ale teraz obszar, w którym cząsteczki wywierają siłę na ściany, zwiększy się, utrzymując ciśnienie na stałym poziomie.
—-
W bardziej formalny sposób z punktu widzenia kinetycznej teorii gazów, ciśnienie wywierane przez gaz wynosi $ P = \ frac 13 \ rho c ^ 2 _ {\ rm rms} $ gdzie $ \ rho $ to gęstość gazu i $ c ^ 2 _ {\ rm rms} $ to średnia kwadratowa prędkość cząsteczek gazu.
Jeśli gaz jest ogrzewany przy stałej objętości, gęstość gazu pozostaje taka sama, ale średnia kwadratowa prędkość cząsteczek rośnie, więc ciśnienie musi wzrosnąć.
Z drugiej strony, jeśli podczas ogrzewania gęstość gazu maleje (z powodu wzrostu objętości) w takim samym tempie, jak średnia kwadratowa prędkość cząsteczek wzrośnie, ciśnienie gazu pozostanie stałe .