Så när en gasvolym värms upp ökar tillsatsen av energi partiklarnas ”kinetiska energi. Det betyder bara att de nu rör sig snabbare, eller hur? kan inte relatera denna ökning av kinetisk energi till expansion. Växer partiklarna eller något?
Kommentarer
- se detta hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Kinetic/kinthe.html
Svar
Molekylerna som utgör gasen är i slumpmässig rörelse, studsar av varandra och av väggarna i behållaren de befinner sig i. Deras genomsnittliga hastighet mellan studsar berättar temperaturen för gasmolekylerna. Lägga energi till dem (i form av värme) får dem att röra sig snabbare, vilket höjer gasens temperatur. Den extra energin innebär att när de träffar väggarna i sin behållare slår de hårdare. Alla dessa träffar lägger till tryck , vilket innebär att ju varmare gasen blir desto snabbare kommer molekylerna in desto mer tryck utövar de på behållarens väggar.
Kommentarer
- varje bra svar, jag röstade och en sak till, hur kan den här utvidgningen fungera? Som jag hörde min lärare sa om det inte finns någon volymförändring för systemet betyder det att det inte finns något arbete.
- enkelt. Du gör en vägg i gasbehållaren rörlig. när du värmer upp gasen trycker den på väggen och får den att röra sig. Du ansluter sedan den rörliga väggen till din maskin, där den vrider en vev eller trycker på en spak etc. och utför arbete. så här fungerar bilmotorer.
- ledsen, herr Nielsen, jag fick 1 fråga till. Så volymökningen för ett system utför inte nödvändigtvis arbete om den rörliga väggen inte är fäst på någon typ av maskiner? Till exempel en ballong ensam?
- du har rätt, en " gratis " fungerar bara mot trycket av atmosfären. Dessa frågor förklaras i en första kurs i termodynamik du skulle få på college. Arbetar du nu från en lärobok? college eller gymnasium? -Niels
- Lycka till dig i dina studier!
Svar
A uppvärmd gas expanderar inte om den är i exempelvis en stålbehållare. I stället stiger trycket på grund av den större kinetiska energin.
Om den är i, säg en ballong, trycker det större trycket utåt på ballongen och får den att expandera.
Svar
Jag kan inte relatera denna ökning av kinetisk energi till expansion.
Volymen på en uppvärmd gas ökar inte nödvändigtvis.
Om gasen finns i ett kärl med konstant volym kommer den inte att öka expandera men snarare kommer gasens tryck att öka.
Det beror på att vid uppvärmning kommer gasmolekylerna att röra sig snabbare och återhämta sig från behållarens vägg och drabbas av en större förändring i momentum och detta kommer att hända oftare.
Således kraften (hastigheten för förändring av momentum) som utövas av gasmolekylerna på väggarna per väggenhet (tryck) ökar.
Tänk nu på den gas som värms upp i en behållare och gasens tryck får stanna konstant eftersom behållaren kan expandera.
I detta fall kommer gasmolekylerna att återhämta sig från behållarens vägg lider av en större förändring i momentum men nu kommer det område över vilket molekylerna utövar en kraft på väggarna att öka och därmed hålla trycket konstant.
—-
På ett mer formellt sätt när det gäller den kinetiska teorin om gaser är trycket som utövas av en gas $ P = \ frac 13 \ rho c ^ 2 _ {\ rm rms} $ där $ \ rho $ är gasens densitet och $ c ^ 2 _ {\ rm rms} $ är den genomsnittliga kvadrathastigheten för gasmolekylerna.
Om gasen värms upp med konstant volym förblir gasens densitet densamma men den genomsnittliga kvadrathastigheten för molekylerna ökar så att trycket måste öka.
Å andra sidan, om vid uppvärmning minskar gasens densitet (på grund av en volymökning) i samma takt som molekylernas genomsnittliga kvadrathastighet ökar, kommer gasens tryck att förbli konstant .