Termodinámica
Calentamiento isocórico
Calienta a V constante: todo el calor aumenta la energía interna.
Calentamiento isocórico — simulación interactiva de Termodinámica. Calienta a V constante: todo el calor aumenta la energía interna. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Calentamiento isocórico
Calienta a V constante: todo el calor aumenta la energía interna.
Con paredes rígidas no se puede realizar trabajo (W = 0), por lo que la primera ley se reduce a Q = ΔU. Cada julio de calor aumenta directamente la energía cinética molecular, produciendo el mayor incremento de temperatura por unidad de calor entre los procesos básicos.
- Trabajo = cero
- Calor = cambio de energía interna
Informe de investigación
Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta de conducción
Un gas se calienta en un recipiente rígido y sellado, de modo que su volumen no puede cambiar (isocórico). Dado que el gas no se puede expandir, ¿adónde va todo el calor añadido?
Predicciones para pesar
- Todo el calor se transforma en energía interna, ya que no se realiza ningún trabajo a volumen constante.
- La mayor parte del calor se convierte en trabajo aunque el recipiente sea rígido.
- El calor se divide uniformemente entre trabajo y energía interna, al igual que otros procesos.
Roles variables
Lo que configuraste:
- Temperatura final T₂ (K)
Lo que mides:
- Presión final P₂ (kPa)
- Calor agregado Q (J)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el preajuste de calentamiento isocórico y presione Restablecer. 1 mol de gas está sellado en 0.0249 m³, comenzando a 300 K.
- Habilite las lecturas de presión y calor agregado.
- Establezca la temperatura objetivo (final) para cada prueba y registre la presión final y el calor agregado.
Ecuación rectora
Calentamiento isocórico y energía interna. — U = f/2·n·R·T
A volumen constante, un gas no realiza trabajo (W_gas = 0), por lo que cada julio de calor agregado se convierte directamente en energía interna: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule P₂ = nRT₂/V usando n = 1 mol, V = 0.0249 m³, luego Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) usando f = 3, T₁ = 300 K. Compare ambos con la tabla.
- Como el gas no puede expandirse (W_gas = 0), la primera ley da Q = ΔU exactamente. Explique por qué cada julio de calor agregado aparece aquí enteramente como energía interna, a diferencia del experimento de calentamiento isobárico.
¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?
- Su relación P₂-vs-T₂ es la ley de Gay-Lussac: a volumen constante, la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta. Explique por qué esto se sigue de PV = nRT cuando V es fijo.
- Una olla a presión sellada calienta los alimentos más rápido en parte porque el vapor atrapado no puede expandirse, por lo que la presión (y la temperatura) aumentan muy por encima de 100°C. Utilice la relación de este experimento para explicar por qué un recipiente rígido sellado permite que la temperatura suba más con la misma entrada de calor que uno abierto.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Bienvenido al calentamiento isocórico
- Selecciona la cámara
- Pulsa Reproducir
- Calentamiento a V constante
- Abre el panel de estudio
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
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