PhysProf - Isochore Zustandsänderung - Druck - Temperatur - Arbeit
Fachthema: Isochore Zustandsänderung
PhysProf - Thermodynamik - Wärmelehre - Ein Programm zur Visualisierung physikalischer Sachverhalte aus der Naturwissenschaft mittels Simulationen und 2D-Animationen für die Schule, das Abitur, das Studium sowie für Lehrer, Ingenieure und alle die sich für Physik interessieren.
Online-Hilfe für das Modul
zur grafischen Darstellung und Untersuchung des Prozessablaufs bei isochoren Zustandsänderungen.
Dieses Unterprogramm ermöglicht die Durchführung der Steuerung entsprechender Abläufe zur Echtzeit und bietet die Möglichkeit, die Einflüsse relevanter Größen interaktiv zu untersuchen. Es eignet sich zudem als ergänzendes Unterrichtsmaterial zum Physikunterricht und Abitur.
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Themen und Stichworte zu diesem Modul:Isochorer Prozess - Isochore Zustandsänderung - pT-Diagramm - Isochor - Volumen - Druck - Temperatur - Zustandsänderung - Zustandsänderung von Gasen - Innere Energie - Gasmasse - Spezifische Wärmekapazität - Wärmeenergie - Wärmekapazität - Thermische Energie - Isochore Erwärmung - Isochore Zustandsänderung - Konstantes Volumen - Arbeit - Druck-Temperatur-Diagramm - Thermisch - Thermische Ausdehnung - Thermische Expansion - Thermische Gesetze - Thermische Hauptsätze - Thermische Volumenänderung - Thermische Volumenausdehnung - Thermischer Prozess - Wärme - Diagramm - Energie - Einheit - Physikalische Einheit - Gas - Temperaturänderung - Temperaturdifferenz - Grundgleichung der Wärmelehre - Verrichtete Arbeit - Verändern - Veränderung - Ändern - Änderung - Physik - Physikalisch - Unterricht - Zusammenhang - Material - Unterrichtsmaterial - Abitur - Rechner - Beispiel - Animation - Bild - Berechnen - Simulation - Berechnung - Formeln - Vorgang - Vorgänge - Gleichung - Prozess - Darstellen - Grafik - Grafische Darstellung |
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Isochore Zustandsänderung
Das Unterprogramm [Thermodynamik] - [Isochore Zustandsänderung] demonstriert den Prozessablauf einer isochoren Zustandsänderung bei einem realen Gas.
Isochore Zustandsänderung - Abbildung 1
Isochore Zustandsänderung - Abbildung 2
Die isochore Zustandsänderung beschreibt eine Zustandsänderung eines Gases, bei welcher das Volumen konstant bleibt. Nach der Zustandsgleichung eines idealen Gases wird hierbei keine Arbeit verrichtet (keine Volumenänderung). Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik geht eine zugeführte Energie direkt in die innere Energie U über.
Als Bedingung gilt:
Es bestehen folgende Beziehungen zwischen Druck und Temperatur:
Für die Wärmeenergie gilt (Grundgleichung der Wärmelehre):
Für die verrichtete Arbeit gilt:
Für die Änderung der inneren Energie gilt:
Hierbei sind:
p1: Druck im Anfangszustand [Pa]
p2: Druck im Endzustand [Pa]
T1: Temperatur im Anfangszustand [K]
T2: Temperatur im Endzustand [K]
ΔV: Volumenänderung [m³]
ΔT: Temperaturänderung [K]
W: Verrichtete Arbeit [J]
Q: Wärmeenergie [J]
cv: Spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen [J/(kgK)]
ΔU: Änderung der inneren Energie [J]
m: Gasmasse [m]
Programmbedienung
Mit Hilfe des Schiebereglers V kann das Volumen V eingestellt werden. Nach einer Bedienung der Schaltfläche Start wird das p(T)-Diagramm für einen isochoren Prozess gezeichnet. Am dargestellten Energiediagramm werden die Änderung der inneren Energie ΔU, die dem System zugeführte Wärmeenergie Q und die am System verrichtete Arbeit W ausgegeben. Beachten Sie hierbei, dass die bei einem isochoren Prozess verrichtete Arbeit gleich null ist und die gesamte Wärme aufgewendet wird um die innere Energie des Gases zu ändern.
Eine kleine Übersicht in Form von Bildern und kurzen Beschreibungen über einige zu den einzelnen Fachthemengebieten dieses Programms implementierte Unterprogramme finden Sie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Mechanik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Elektrotechnik - Kurzbeschreibungen von Modulen zum Themengebiet Optik - Kurzinfos zum Themengebiet Thermodynamik sowie unter Kurzbeschreibungen von Modulen zu sonstigen Themengebieten.
Hilfreiche Informationen zu diesem Fachthema sind unter Wikipedia - Isochore Zustandsänderung zu finden.
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Isobare Zustandsänderung - Isotherme Zustandsänderung - Adiabatische Zustandsänderung - Carnotscher Kreisprozess - Aggregatzustände - Mischungsregel - Reales Gas - Molekülgeschwindigkeit
Physik interaktiv
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Es eignet sich insbesondere dafür, um interaktive grafische Untersuchungen sowie numerische Berechnungen zu entsprechenden Fachthemen durchführen zu lassen. Mehr als 300 verschiedene Unterprogramme decken die mathematischen Themenbereiche Analysis, Geometrie, Trigonometrie, Algebra, Stochastik, 3D-Mathematik und Vektoralgebra großflächig ab.
Durch die Nutzbarkeit vieler implementierter grafischer Features bestehen vielseitige gestaltungstechnische Möglichkeiten, ausgegebene Grafiken in entsprechenden Unterprogrammen auf individuelle Anforderungen anzupassen. Durch die freie Veränderbarkeit von Parametern und Koordinatenwerten bei der Ausgabe grafischer Darstellungen, besteht in vielen Modulen zudem die Möglichkeit, Veränderungen an dargestellten Gebilden und Zusammenhängen manuell oder durch die Verwendung automatisch ablaufender Simulationsprozesse in Echtzeit zu steuern und zu analysieren.
Es verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 1600 Seiten.
Eine Übersicht aller in MathProf 5.0 zur Verfügung stehender Programmteile finden Sie im MathProf - Inhaltsverzeichnis, oder durch einen Klick auf die nachfolgend dargestellte Schaltfläche.
- Kurzinfos zum Themengebiet Analysis
- Kurzinfos zum Themengebiet Geometrie
- Kurzinfos zum Themengebiet Algebra
- Kurzinfos zum Themengebiet 3D-Mathematik
- Kurzinfos zum Themengebiet Stochastik
- Kurzinfos zum Themengebiet Vektoralgebra
- Kurzinfos zum Themengebiet Trigonometrie
- Kurzinfos zu sonstigen Themengebieten
Visualisierung und Simulation interaktiv
SimPlot 1.0 ist eine Anwendung, welche es unter anderem durch interaktiv erstellbare Präsentationen ermöglicht, sich Sachverhalte aus vielen technischen, wissenschaftlichen und anderen Bereichen grafisch darstellen und diese multifunktional sowohl statisch, wie auch in Form bewegter Grafiken ausgeben zu lassen. Das Programm erlaubt die Erstellung von Gebilden mit zweidimensionalen grafischen Objekten, welche als geometrische Figuren und Bilder zur Verfügung stehen.
Es bietet zudem die Möglichkeit, Zusammenhänge im Bereich der Planimetrie auf einfache Weise interaktiv zu analysieren. Unter anderem wird es ermöglicht, mit erzeugten Gebilden geometrische Transformationen durchzuführen und diesen automatisch ablaufende Bewegungs- und Verformungsprozesse zuzuweisen.
SimPlot kann sowohl zur Erstellung von Infografiken, zur dynamischen Datenvisualisierung, zur Auswertung technisch-wissenschaftlicher Zusammenhänge sowie zur Erzeugung bewegter Bilder für verschiedenste Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Neben der Bereitstellung vieler mathematischer Hilfsmittel und zusätzlicher Unterprogramme erlaubt es auch die Einblendung von Hilfslinien zur Echtzeit, welche dienlich sind, um sich relevante Sachverhalte und Zusammenhänge unmittelbar begreiflich zu machen.
Dieses Programm verfügt über eine umfangreiche Programmhilfe mit ca. 900 Seiten.
Nachfolgend finden Sie ein Video zu einer mit SimPlot 1.0 erstellten Animationsgrafik, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.
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