Escalfament isocor: pujada de pressió en volum constant

1 · Prediu

Un gas s'escalfa en un recipient rígid i segellat, de manera que el volum no pot canviar (isocor). Com que el gas no es pot expandir, on va tota la calor afegida?

• Tota la calor va a energia interna, ja que en volum constant no es fa treball.
• La major part de la calor esdevé treball tot i que el recipient és rígid.
• La calor es reparteix per igual entre treball i energia interna, com en altres processos.

2 · Configura

1. Obre el predefinit «Escalfament isocor» i prem Restableix. 1 mol de gas és segellat a 0.0249 m³, començant a 300 K.
2. Activa les lectures de pressió i calor afegida.
3. Defineix la temperatura objectiu (final) per a cada prova i enregistra la pressió final i la calor afegida.

3 · Recull dades

Representa la calor afegida Q (eix y) contra la temperatura final T₂ (eix x) per a les tres proves.

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula P₂ = nRT₂/V amb n = 1 mol, V = 0.0249 m³, i després Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) amb f = 3, T₁ = 300 K. Compara totes dues amb la taula.
2. Com que el gas no es pot expandir (W_gas = 0), la primera llei dóna Q = ΔU exactament. Explica per què cada joule de calor afegida apareix enterament com a energia interna aquí, a diferència de l'experiment d'escalfament isobar.

5 · Amplia

1. La teva relació P₂-contra-T₂ és la llei de Gay-Lussac: en volum constant, la pressió és directament proporcional a la temperatura absoluta. Explica per què això es deriva de PV = nRT quan V és fix.
2. Una olla a pressió segellada cuina menjar més de pressa en part perquè el vapor atrapat no es pot expandir, i la pressió (i la temperatura) pugen ben per sobre dels 100°C. Fes servir la relació d'aquest experiment per explicar per què un recipient rígid segellat deixa la temperatura pujar més amunt amb la mateixa calor que un d'obert.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles