Escalfament isobar: expansió a pressió constant

1 · Prediu

Un gas s'escalfa a pressió constant, i per tant s'expandeix (isobar). Si el deixes expandir fins a un volum final més gran, el gas fa més treball sobre l'entorn?

2 · Configura

  1. Obre el predefinit «Escalfament isobar» i prem Restableix. 1 mol de gas comença a 24.9 L, 300 K, a pressió constant.
  2. Activa la lectura de temperatura final a la cambra.
  3. Defineix el volum objectiu (final) per a cada prova i enregistra la temperatura final i el treball fet.

3 · Recull dades

Volum final V₂ (L)Treball fet pel gas W_gas (J)Temperatura final T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

Representa la temperatura final T₂ (eix y) contra el volum final V₂ (eix x) per a les tres proves. La línia és recta i passa per l'origen?

4 · Analitza

  1. Per a una prova, calcula W_gas = P₁(V₂ − V₁) amb P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, i després T₂ = T₁·V₂/V₁. Compara totes dues amb la taula.
  2. Explica, amb W_gas = P·ΔV, per què un canvi de volum més gran a la mateixa pressió constant significa més treball fet pel gas.

5 · Amplia

  1. La teva línia T₂-contra-V₂ és la llei de Charles: a pressió constant, volum i temperatura absoluta són directament proporcionals. Explica per què això es deriva directament de PV = nRT quan P queda fixa.
  2. Part de la calor que afegeixes durant l'escalfament isobar va a treball (expansió) i part a energia interna. Quina se'n emporta més per a un gas monoatòmic (f = 3): el terme de treball o el d'energia interna?

La física al darrere d'aquest experiment

Treball isobar

A pressió constant, el treball fet per un gas que s'expandeix és simplement pressió per canvi de volum: W_gas = P·ΔV — l'àrea d'un rectangle sota una línia horitzontal en un diagrama P-V.

← Torna a l'experiment

Termodinàmica

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles