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Thermodynamik & Wärmeübertragung · AP Physics 2 Unit 2 (Thermodynamics)

Ideales Gasgesetz & p-V-Diagramm Simulator

Zustandsgleichung idealer Gase & thermodynamische Kreisprozesse: p·V = n·R·T im p-V-Diagramm

  • Clientseitig
  • Keine Anmeldung
  • Echtzeit-Herleitung
  • Projektormodus
  • A4-Arbeitsblatt
Lokale Berechnung · Privat
Interaktives Wissenschaftslabor Reine clientseitige Berechnung physikalischer Gesetze. Die Verarbeitung erfolgt lokal ohne Erfassung persönlicher Daten.
3D-Simulationsfenster● 60 FPS
Voreinstellungen & typische Fallen:

Experimentelle Steuerungsparameter

kPa
L
K

Echtzeit-Herleitung & Kennzahlen

Produkt nR
--
Volumenarbeit W
--
Änderung der inneren Energie ΔU
--
Ausgetauschte Wärme Q
--
Echtzeit-Formelherleitung
Grundformel: --
Einsetzungsschritte: --
Physikalischer Zustand: --

Typische Beispielaufgaben & Prüfungsfallen

Worked Problem

Aufgabe: Gas at p1=100kPa, V1=2.0L, T1=300K is compressed isothermally to 1.0L. Find final pressure.
Schrittweise Herleitung:
  1. Isothermal Boyle's Law: p1*V1 = p2*V2 => p2 = (100kPa * 2.0L) / 1.0L = 200 kPa.

Worked Problem

Aufgabe: Car tire is 200kPa at -3°C (270K). Summer heat raises air inside to 54°C (327K) at constant volume. Find new pressure.
Schrittweise Herleitung:
  1. Charles's Law: p2 = p1 * (T2/T1) = 200kPa * (327/270) ≈ 242 kPa.

Arbeitsblatt für den Unterricht & Hausaufgaben

Q1. Variant 1: Why must thermodynamic calculations use Kelvin rather than Celsius?
Q2. Variant 2: State the First Law of Thermodynamics ΔU = W + Q and clarify sign conventions.
Q3. Variant 3: In adiabatic expansion (Q = 0), does gas temperature rise or drop? Explain.

Häufige Fragen & typische Missverständnisse

Under what conditions do real gases behave like ideal gases?
At high temperatures and low pressures! Molecular volumes become negligible relative to total container volume, and intermolecular forces vanish.
When pumping a bicycle tire, why does the lower pump cylinder get hot?
Primarily adiabatic compression work! Forcefully compressing air does mechanical work on it, spiking gas temperature. Friction is negligible in comparison.
Why does a misty cloud form at the bottle neck when popping a champagne cork?
Rapid adiabatic expansion work drops gas temperature by dozens of degrees within milliseconds, instantly condensing surrounding water vapor into mist.
What is Absolute Zero (0K = -273.15°C)? Can experimentalists reach it?
Theoretical ground state where thermal kinetic motion drops to quantum zero-point energy. The Third Law of Thermodynamics proves it can never be reached.