Symulacja przemian gazowych
Przemiany gazowe — symulacja czterech podstawowych przemian gazu doskonałego (1 mol). Gaz zamknięty jest w cylindrze z ruchomym tłokiem. Parametry stanu wiąże równanie stanu gazu doskonałego: \( \frac{pV}{T} = nR = \mathrm{const} \). Wybierz rodzaj przemiany i przesuwaj suwak — obserwuj ruch cząsteczek, tłok oraz krzywą przemiany na wykresie. Wykres możesz przełączać między układami współrzędnych \( p\,(V) \), \( V\,(T) \) oraz \( p\,(T) \).
Kolejne przemiany zaczynają się zawsze od bieżącego stanu gazu, więc możesz składać z nich cykle termodynamiczne. Animacja cząsteczek jest poglądowa (model dwuwymiarowy); prędkości cząsteczek odpowiadają aktualnej temperaturze gazu, a cząsteczki zderzają się ze sobą sprężyście — dzięki temu utrzymuje się naturalny rozkład prędkości (od wolnych, niebieskich, po szybkie, czerwone). Wartości p, V i T wyznacza makroskopowe prawo przemiany — animacja cząsteczek je ilustruje, a nie wyznacza.
Ta symulacja jest dostępna w Premium
Uruchamiaj pomiary na żywo, buduj wykresy i analizuj błędy w pełnej, interaktywnej wersji.
Odblokuj w PremiumĆwiczenia
- Wybierz przemianę izotermiczną i zmniejsz objętość gazu z 40 dm³ do 20 dm³. Zaobserwuj: ciśnienie wzrasta dokładnie dwukrotnie, a na wykresie powstaje fragment hiperboli \( p = \mathrm{const}/V \). Prędkości cząsteczek nie zmieniają się — temperatura jest stała.
- Naciśnij „Stan początkowy gazu”, wybierz przemianę izochoryczną i zwiększ temperaturę z 300 K do 600 K. Zaobserwuj: ciśnienie rośnie dwukrotnie, a na wykresie powstaje pionowy odcinek. Cząsteczki poruszają się szybciej, choć tłok stoi w miejscu.
- Wybierz przemianę izobaryczną i zmieniaj temperaturę gazu. Zaobserwuj: na wykresie powstaje poziomy odcinek — objętość rośnie wprost proporcjonalnie do temperatury, a tłok przesuwa się tak, by ciśnienie pozostało stałe.
- Naciśnij „Stan początkowy gazu”, a następnie „Wyczyść wykres”. Spręż gaz izotermicznie z 30 dm³ do 15 dm³, wróć suwakiem do 30 dm³, po czym wybierz przemianę adiabatyczną i ponownie spręż gaz do 15 dm³. Zaobserwuj: adiabata jest bardziej stroma od izotermy — przy tym samym zmniejszeniu objętości ciśnienie rośnie silniej, bo dodatkowo rośnie temperatura gazu (cząsteczki wyraźnie przyspieszają, mimo że gaz nie pobiera ciepła).
- Spróbuj zbudować cykl termodynamiczny: sprężanie izotermiczne → ogrzewanie izochoryczne → rozprężanie izobaryczne → powrót do stanu początkowego wybraną przemianą. Zaobserwuj: na wykresie \( p\,(V) \) powstaje zamknięta krzywa złożona z odcinków o różnych kolorach. Każdy punkt wykresu jednoznacznie określa stan gazu \( (p, V, T) \).
- Przełącz wykres na V (T) i wykonaj przemianę izobaryczną, a następnie na p (T) i wykonaj przemianę izochoryczną. Zaobserwuj: w obu układach współrzędnych wykres przemiany jest odcinkiem prostej, której przedłużenie przechodzi przez początek układu (T = 0) — zgodnie z prawami Gay-Lussaca \( \frac{V}{T} = \mathrm{const} \) i Charlesa \( \frac{p}{T} = \mathrm{const} \). Ta sama przemiana izotermiczna będzie na tych wykresach odcinkiem pionowym.
© medianauka.pl, , A-5212/
