Kernestof vi dækker i denne øvelse:
- Energi (STX, HTX)
- Mekanik (STX, HTX)
- Atomfysik (HTX)
- Kvantefysik (STX)
- Termodynamik (HTX)
- Kernestof om termodynamik i Kemi (STX)
I eksperimentet introduceres eleverne til gassers termodynamik. En cylinder fyldes med gas. Med et stempel komprimerer eller ekspanderer eleverne gassen isotermt eller adiabatisk. I cylinderen er der sensorer, der på samme tid måler tryk, volumen, og temperatur. Disse signaler overføres til en computer, således at man kan se tryk, temperatur og volumen som funktion af tid eller fx plotte tryk som funktion af volumen og udregne arbejdet, som gassen har udført.
Eksperimentet giver en god fornemmelse for sammenhængene mellem tryk, temperatur og volumen og idealgasloven. Det giver også en god forståelse for, at adiabatisk processer skal være hurtige, så der ikke udveksles varme med miljøet, mens isoterme processer foregår langsomt, så temperaturen ikke ændrer sig. Det tager ca. 2 minutter at lave en isoterm kompression, og eleverne får sved på panden under eksperimentet når de for eksempel laver en Otto-cyklus eller måler adiabateksponenten.
Eksempler på undersøgelsesemner i dette eksperiment:
- Eftervis Boyle-Mariotte. PV=kontant.
- Eftervis idealgas loven
- Forskellen mellem isoterm (langsom = 2minutter) og adiabatisk (meget hurtig) kompression
- Mål arbejde udført på gassen og sammenlign med CV ΔT
- Mål adiabatisk eksponent, γ=CP⁄CV , for forskellige gasser og relater til antal frihedsgrader.
- Lav en kredsproces, Otto cyklen, og mål arbejde og nytteværdi.