New Page 1

Izotermický děj

Cíle experimentu:

Budete znát závislost mezi objemem a tlakem dané soustavy.
Budete vědět, jak je možné, že se termodynamická teplota soustavy nemění.
Budete znát a chápat pojmy: izoterma, ideální plyn, Boyleův-Mariottův zákon atd.
Budete umět sestrojit izotermu v pV diagramu.

Teorie:

Plyn ve stavu termodynamické rovnováhy můžeme charakterizovat termodynamickými veličinami: termodynamickou teplotou T, tlakem p, objemem V a látkovým množstvím n nebo hmotností m. V případě konstantní termodynamické teploty T můžeme stavovou rovnici zapsat ve tvaru

Izotermický děj popisuje závislost mezi objemem a tlakem ideálního plynu, pokud teplota zůstává konstantní. Tento děj se nazývá Boyleův-Marriotův zákon. Ze stavové rovnice jej vyjádříme ve tvaru p₁V₁ = p₂V₂ nebo pV = konstanta.

Křivka vyjadřující izotermický děj v pV diagramu je izoterma. Izoterma je větev hyperboly v prvním kvadrantu.

pV diagram izotermického děje

VT diagram izotermického děje (vlevo) a pT diagram izotermického děje (vpravo)

Nastavení měřicího sytému:

Budete potřebovat: čidlo tlaku, čidlo teploty, soupravu pro děje v plynu včetně ohřívače.

Propojte čidlo tlaku s vývodem z válce vnitřní nádoby a čidlo teploty do otvorů vnější nádoby. Zmenšujte objem uvnitř válce každých pět sekund o přibližně pět mililitrů.

Z grafu můžete odečítat, že při konstantní teplotě se při změně objemu mění i tlak.

Ukázka naměřených křivek

Problémy:

· Jaké fyzikální změny můžete sledovat ve válci s plynem?

· Jaký je vztah mezi tlakem a objemem plynu. Vyjádřete vztah slovně.

· Popište vztah mezi tlakem a objemem matematicky.

· Jak by se změnil děj, kdybyste použili jiný plyn?

Závěry:

· Izotermický děj popisujeBoyleův-Mariottův zákon jeho vyjádření je^.^.p₁V₁ = p₂V₂

· Pokud zajistíme ideální průběh izotermického děje, potom teplota plynu se skutečně nemění.

· Izotermický děj můžeme experimentálně provést i při jiné teplotě plynu. Grafem je opět izoterma, která je vzhledem k předcházející posunutá.