Σύνθετο Εργαστηριακό Περιβάλλον (Σ.Ε.Π.)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ

Το εργαστήριο θερμοδυναμικής έχει την παραπάνω εικόνα στην οποία και φαίνονται οι δυνατότητες λειτουργίας του. Κάνοντας κλικ στις φιάλες που περιέχουν αέριο αναδύεται ένα πλαίσιο διαλόγου για την εισαγωγή αερίου. Ο μέγιστος αριθμός mol που μπορεί να εισαχθεί είναι 20 mol και η ποσότητα που θα αναγράψετε θα πρέπει να είναι πολλαπλάσιο του 0,1 mol. Στο θάλαμο αερίων μόνο ένα είδος αερίου μπορεί να υπάρξει. Κάνοντας κλικ στο κουμπί με τα μόρια έχετε τη δυνατότητα να υπάρχει εικονική αναπαράσταση της κίνησης κάποιου συμβολικού αριθμού μορίων ανάλογη με τη ποσότητα mol του αερίου. Το μέτρο της ταχύτητας όμως των μορίων εμφανίζεται σταθερό.

Αλλαγή στη μέγιστη τιμή ενέργειας των μετρητών μπορεί να γίνει μόνο εφόσον κάποιο πείραμα βρίσκεται σε εξέλιξη. Η θερμοκρασία μέσα στο θάλαμο μπορεί να κυμανθεί από 200^ο έως και 500^ο Κ. Όταν τα τοιχώματα είναι αδιαβατικά δεν μπορείτε να προσθέσετε ή να αφαιρέσετε αέριο ενώ κατά την αλλαγή από αδιαβατική σε ισόθερμη μεταβολή η θερμοκρασία του θαλάμου έχει τη θερμοκρασία της που υπήρχε κατά τη διάρκεια της αδιαβατικής μεταβολής.

Ο όγκος μπορεί να μεταβληθεί από 0 έως 100l. Όταν το έμβολο είναι ελεύθερο (διακόπτης επάνω) ο όγκος του αερίου καθορίζεται από την εξωτερική πίεση και τη ποσότητα του αέρα που βρίσκεται μέσα στο δοχείο. Αν ο όγκος είναι σταθερός (διακόπτης κάτω) τότε μπορείτε να καθορίσετε εσείς τον όγκο. Το έμβολο θεωρείται αβαρές και επομένως δεν ασκεί εξωτερική πίεση.

Με τα βελάκια η θερμοκρασία μεταβάλλεται μόνο κατά 1^ο Κ ενώ ο όγκος μεταβάλλονται μόνο κατά 1l. Αν θέλετε να έχετε σημαντικές αλλαγές τότε κάνετε κλικ στο πλαίσιο της ένδειξης του μετρητή οπότε στο αναδυόμενο παράθυρο μπορείτε να γράψετε τη θερμοκρασία ή όγκο που επιθυμείτε.

Μετρήσεις

α) Πίεση σε N/m² , β) Όγκος σε m³, γ) Θερμοκρασία σε ^οΚ, δ) αριθμός mol, ε) μέση κινητική ενέργεια καθώς και Q, ΔU και W σε J και ζ) Ο ρυθμός κρούσεων είναι ο αριθμός κρούσεων των μορίων με τα τοιχώματα του θαλάμου.

To ήλιο θεωρείται ιδανικό αέριο ενώ τα άλλα δύο θεωρούνται πραγματικά. Όλα ακολουθούν την εξίσωση Van der Waals. Όλες οι μεταβολές θεωρούνται αντιστρεπτές και περνούν από καταστάσεις ισορροπίας. ?λλα φυσικά μεγέθη προς μέτρηση είναι το Q (θερμότητα), η ΔU (εσωτερική ενέργεια) και το W (έργο). Για να υπάρξουν μετρήσεις θα πρέπει να ετοιμασθεί η πειραματική διάταξη και να ζητηθεί από το μενού εκτέλεση η εκτέλεση του πειράματος.

Εξωτερική πίεση

Αν ο θάλαμος είναι ελεύθερος τότε μπορούμε να αυξήσουμε την ατμοσφαιρική πίεση πάνω στο θάλαμο προσθέτοντας με επιλογή και σύρσιμο πάνω στο έμβολο ένα ή περισσότερα βαρίδια. Κάθε βαρίδιο αυξάνει την εξωτερική πίεση κατά 0,5 ατμόσφαιρες. Συνολικά η εξωτερική πίεση μπορεί να αυξηθεί κατά 3,5 ατμόσφαιρες. Με επιλογή και σύρσιμο γίνεται και η αφαίρεση βαριδίων.

Γραφικές παραστάσεις

Κατά την εκτέλεση των πειραμάτων μπορείτε να έχετε συγχρόνως δύο γραφικές παραστάσεις των φαινομένων που εξελίσσονται κατά το πείραμα. Στο δεξιό μέρος της οθόνης και δίπλα στη πόρτα εξόδου υπάρχουν οι συμβολισμοί που βλέπετε στο άνω αριστερό μέρος της διπλανής εικόνας. Τα δύο πρώτα εικονίδια αντιστοιχούν στην εμφάνιση γραφήματος, το πρώτο σε μικρό μέγεθος ενώ το δεύτερο σε μεγάλο, η παύλα επιτρέπει την αναδίπλωση του γραφήματος ενώ το εικονίδιο δισκέτας την αποθήκευση των δεδομένων του γραφήματος, τα οποία μπορείτε να τα εισάγετε στο Word ή Excel (αποθήκευση αρχείου με επέκταση .dat).

Στο εργαστήριο θερμοδυναμικής μπορείτε να έχετε ένα μεγάλο αριθμό γραφημάτων μεταξύ των μεγεθών: όγκος (m³), πίεση (N/m²), ποσότητα θερμότητας (KJ), εσωτερική ενέργεια (KJ), έργο (KJ), θερμοκρασία (^oK), ποσότητα mol, ταχύτητα (m/s) , κατανομή ταχυτήτων (σε ποσοστό %). Το γράφημα ταχύτητα-κατανομή ταχυτήτων είναι μοναδικό. Τα υπόλοιπα μεγέθη μπορούν να συνδυασθούν με οποιοδήποτε τρόπο. Για να κάνετε τους συνδυασμούς αυτούς αρκεί να κάνετε κλικ πάνω στους αριθμούς που αντιστοιχούν σε κάθε άξονα.

Αν κάνετε κλικ στη κόκκινη γραμμή τότε μπορείτε να δημιουργήσετε ένα δευτερεύοντα άξονα Y₂ για τον οποίο έχετε τη δυνατότητα να ρυθμίσετε τι θα μετρά από το αναδυόμενο παράθυρο. Ο αριστερός άξονας είναι ο πρωτεύον και το γράφημα του έχει μαύρο χρώμα σε αντίθεση με το δευτερεύοντα του οποίου το γράφημα έχει κόκκινο χρώμα.