تسخين الغاز عند ضغط ثابت: لماذا يحتاج حرارة أكثر؟

تسخين الغاز عند ضغط ثابت: قارن الحرارة بشغل التمدد. [1]

الخلاصة السريعة

عند الضغط الثابت يؤدي الغاز شغل تمدد؛ لذلك يحتاج حرارة أكثر للزيادة نفسها في درجة الحرارة. [1]

• غاز مثالي أحادي الذرة بكمية ثابتة n مول؛ نسخن ببطء من الحالة نفسها دون تغير طور. شغل حدود الضغط والحجم وحده؛ نهمل تغير طاقتي الحركة والوضع الكليتين. [2]
• Q حرارة داخلة موجبة، وW شغل يؤديه الغاز موجب؛ ΔU=Q−W تغير الطاقة الداخلية، بالجول. عند حجم V ثابت: W=0، لذلك Qv=ΔU. [2]
• Cv=3R/2 وCp=5R/2 سعتان موليتان بوحدة J/(mol·K)؛ R ثابت الغاز. ΔT تغير درجة الحرارة. في الحالتين ΔU=nCvΔT؛ عند ضغط P مطلق ثابت: W=PΔV=nRΔT، وQp=nCpΔT. [1]
• مثال مفترض n=0.5mol وR≈8.3J/(mol·K)، من 300K إلى 360K: ΔT=60K؛ ΔU=373.5J. عند الحجم الثابت Qv=373.5J، وعند الضغط الثابت W=249J وQp=622.5J. J جول وK كلفن. [1]
• فرق الحرارة Qp−Qv=249J يساوي الشغل؛ ونسبتها Qp/Qv=5/3≈1.667 لهذا الغاز والتغير الحراري نفسه. ليست نسبة عامة لكل مادة أو عمليتين مختلفتين. [1]
• P0 وV0 ضغط البداية المطلق وحجمها. النهاية مختلفة: للحجم الثابت P/P0=1.2 وV/V0=1؛ للضغط الثابت P/P0=1 وV/V0=1.2. تساوي درجة النهاية لا يعني تساوي الضغط والحجم. [2]

المراجع

1. سعتا الغاز
2. شغل الغاز

الطاقة الداخلية للغاز

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.