Fysik

Ekspansion af gas

24. november 2007 af Marie+Louise (Slettet)

Joules eksperiment gør ud på, at man har en gas i en beholder, som er omgivet af et varmereservoir. Gassen optager kun ½ af volumenet af beholderen, som er delt i to vha. en ventil.
Hvis man nu åbner ventilen, så gassen kan ekspandere ind i den anden halvdel, så vil man observere at gassen temperatur ikke falder eller stiger, dvs. deltaQ = 0.

Nogen der kan forklare hvorfor?

Brugbart svar (0)

Svar #1
24. november 2007 af sheaf (Slettet)

Spørgsmålet er egentligt stillet bagvendt. Ved eksperimentet observeres en række forhold som leder til en konklusion. I efterspørger en forklaring, der kan redegøre for observationerne. Men ok.

Årsagen er, at den indre energi af en idealgas kun afhænger af temperaturen.

Ved eksperimentet observeres, at varmereservoirets temperatur er uforandret, så dQ=0. Arbejdet udført under en fri ekspansion er nul, så dW=0. Altså er dU=dW+dQ=0 og den indre energi er konstant under forsøget.

Svar #2
24. november 2007 af Marie+Louise (Slettet)

Jeg forstår godt at dW = O.

Men hvorfor er dQ = 0?
Hvis V bliver større, så bliver T vel mindre, fordi molekylerne kun rammer beholderens vægge halvt så ofte, og T er et udtryk for molekylernes hastigheder. Ved lav T er molekylernes hastigheder lavere, dvs. der er færre stød med væggen, derfor er T ved faldet i forsøget?
Og hvis det er i kontakt med et varmereservoir, så vil T udlignes ved at trække varme fra reservoiret og ind i beholderen?

Brugbart svar (0)

Svar #3
24. november 2007 af eli-peli (Slettet)

hvis V bliver dobbelt så stort bliver P bare ½ så stort, og T er derfor konstant!

Svar #4
24. november 2007 af Marie+Louise (Slettet)

#3 Du har helt ret, jeg forveksler T med p. Men T af gassen har vel også noget at gøre med p, så...

Brugbart svar (0)

Svar #5
24. november 2007 af sheaf (Slettet)

dQ = 0 fordi gassebs temperatur er uforandret. Altså har der ikke vært nogen energitransport. Derfor er varmereservoirets temperatur også uforandret. Og da der ikke er udført arbejde af eller på gassen er altså dens indre energi den samme, uanset at volumen og tryk er ændrede.

Du blander to forklaringer sammen. Temperaturen er ikke en udtryk for frekvensen af molekylstød mod beholdervæggene. Det er trykket derimod. Når gassens er udvidet går der i middel længere tid mellem de omtalte stød hvilket er et udtryk for at trykket er faldet. Temperaturen er derimod ikke faldet, det afslører forsøget jo. Så molekylernes middelhastighed er den samme som før. Der er ikke nogen problemer med at have en lavere stødfrekvens med beholdervæggene på trods af uforandret middelhastighed.

Brugbart svar (0)

Svar #6
24. november 2007 af sheaf (Slettet)

#3
Det kan du blot ikke slutte på forhånd.

Svar #7
24. november 2007 af Marie+Louise (Slettet)

Tak, den er jeg med på nu! Jeg må nok hellere få læst kapitlet i bogen igen - har brugt hele dagen på at rode rundt i begreberne. Tusind tak for forklaringerne, det hjalp vældig meget.

Skriv et svar til: Ekspansion af gas

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.