[Løst] Termofysikk - trykk

[avp]

Hei!

 

Vi gjorde et eksperiment om trykk på skolen. Jeg kan tenke meg fram til noen av tingene, men har et par spørsmål ang. forsøket og vil gjerne ha en liten fordypning i det.

 

Vi varmet opp litt vann i en colaboks slik at det ble dannet vanndamp. Deretter vendte vi boksen opp-ned i iskaldt vann. Det som skjedde var at boksen skrumpet sammen.

 

Jeg kan tenke meg at det som skjedde var at da vi varmet opp vannet i beholderen, tilfører vi energi til partiklene i beholderen og de vil dermed bevege seg raskere og raskere. Når partikler beveger seg raskere, betyr det at presset øker. men som vi så, forandret ikke beholderen form, er det fordi beholderen har en åpning slik at vanndampen kan komme ut istedet for å bli presset sammen inne i boksen slik at trykket inni boksen er lik som trykket utenfor boksen? Om boksen hadde vært lukket, hadde beholderen utvidet seg pga. økt trykk, stemmer det?

Deretter la vi boksen med åpningen ned i kaldt vann så fort vi kunne. det som skjedde var at boksen skrumper inn. Kan forklaringen på dette være at temperaturen ble raskt avkjølt og partiklene mistet energien, og bevegde seg mindre (hvor blir det av energien?). trykket INNI beholderen blir da mindre enn trykket utenfor, og boksen vil da skrumpe inn.

 

Var det noen feilkilder i det jeg nettopp skrev?

 

Læreren min fortalte om "the ideal gas law" (PV = nRT), men jeg greier ikke å koble denne loven sammen med forsøket.. Jeg har fått med meg at dersom V øker, synker P, men det er jo under forutsetningen at systemet er lukket? I dette tilfellet var det jo en åpning der gassen fikk slippe ut. Hvordan henger disse to sammen?

 

TUSEN MILLIONER TAKK FOR SVAR!!!!!

[moby_duck]

Hvis du klarer å koble det til PV = nRT, så skjønner du oppgaven fort.

p = Pressure = Trykk

V = Volum

n = antall partikler

R = Boltzmannkonstanten (bare tenk på det som et uforanderlig tall)

T = Temperatur

 

Det som skjer når du varmer den opp er at du øker verdien for T. Dette er et åpent system, og som du sier, så slippes vanndamp ut. Hva er det egentlig som skjer da? Jo, n blir lavere for å utligne endringen til T, slik at p og V (trykk og volum) holder seg konstant. Men når vi snur den i kaldt vann synker T igjen. Nå har vi et lukket system, så vi kan ikke tilføre flere partikler. Tenk deg at høyeste "prioritet" er trykket. Boksen "ønsker" å holde et konstant trykk, og vil endre de andre faktorene før den endrer på trykket. Og hva gjenstår da? Jo, volumet. Derfor trekker boksen seg sammen, slik at den utligner temperaturendringen og holder konstant trykk.

[avp]

n blir lavere for å utligne endringen til T, slik at p og V (trykk og volum) holder seg konstant.

 

Jeg skjønte ikke helt det med at n skal bli lavere for å utligne endringen til T. Er det slik at når temperaturen øker, så vil systemet "kvitte seg" med stoffmengde? Er det fordi partiklene får tilført mer energi ved at det blir tilført varme slik at de beveger seg raskere, og for å holde konstant trykk, eller lik trykk med omgivelsene så må systemet kvitte seg med antall partikler for at det ikke skal bli "overveldet" ?

[moby_duck]

Jeg skjønte ikke helt det med at n skal bli lavere for å utligne endringen til T. Er det slik at når temperaturen øker, så vil systemet "kvitte seg" med stoffmengde? Er det fordi partiklene får tilført mer energi ved at det blir tilført varme slik at de beveger seg raskere, og for å holde konstant trykk, eller lik trykk med omgivelsene så må systemet kvitte seg med antall partikler for at det ikke skal bli "overveldet" ?

 

Hmm... Ja, det er vel det. Den ønsker å holde konstant trykk. Trykk er et mål på indre og ytre press. Tenk på det som hvor mange partikler som treffer veggen på brusboksen per sekund. Når partiklene går fortere (som skjer når de blir varmere), kræsjer hver partikkel oftere. Da blir det mer press - mer trykk - inne i boksen. Men hvis antall partikler reduseres, så vil færre partikler treffe veggen. Og da er trykket uforandret.

 

Men prøv å se på det mer som en likning. I en likning skal det være samme verdi på begge sider av likhetstegnet. Når vi har likningen pV = nRT og T blir større, så er det ikke samme verdi på begge sider. Høyresiden har høyere verdi. Da må noe gjøres, og fordi trykk og volum er høyeste prioritet, så blir den kvitt noen partikler (senker verdien for n), slik at høyresiden igjen får samme verdi som venstresiden.

 

Og det som skjer når den avkjøles er jo at T synker. Da har venstresiden av likhetstegnet høyere verdi enn høyre. Men nå kan ikke boksen kvitte seg med partikler, fordi det er et lukket system. Trykk prioriteres over volum, så boksen trekker seg sammen og får lavere volum (V synker), til p*V igjen gir samme verdi som n*R*T

[avp]

trykk og volum er høyeste prioritet. Trykk prioriteres over volum

 

Trykk prioriteres over volum

 

Hvorfor er det disse "faktorene" som prioriteres? (heheh vet jeg blir veldig detaljeinnstilt nå, men vil gjerne vite hvorfor ting er som de er. Men om det bare er slik naturlig, eller at det er en "lov" så er det god grunn nok for meg )

 

Takk som tar deg til dette!