La ley de los gases ideales: presión, volumen y temperatura
1 · Predecir
Se sella una cantidad fija de gas en un recipiente rígido. Si lo calientas, ¿qué pasa con su presión?
- La presión disminuye a medida que aumenta la temperatura.
- La presión aumenta proporcionalmente con la temperatura.
- La presión no depende de la temperatura.
2 · Configurar
- Abra el preajuste de espacio de gas ideal y presione Restablecer. 1 mol de argón llena un volumen fijo de 0.0249 m³.
- Habilite la lectura de presión en la cámara.
- Establezca la temperatura del gas para cada prueba y registre la presión.
3 · Recopilar Datos
| Temperatura T (K) | Energía interna U (J) | Presión P (kPa) |
|---|---|---|
| 300.00 | ||
| 450.00 | ||
| 600.00 |
Grafique la presión P (eje y) frente a la temperatura T (eje x) para sus tres pruebas. ¿La recta pasa por el origen?
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule P = nRT/V usando n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Compare con la tabla.
- Explique por qué, para un volumen y una cantidad fijos de gas, la presión y la temperatura absoluta son directamente proporcionales.
5 · Ampliar
- La ley de los gases ideales requiere la temperatura en kelvin, no en Celsius. Explique por qué usar Celsius (que permite valores negativos y cero) rompería la proporcionalidad directa que encontró.
- Su columna de energía interna también crece con la temperatura, a volumen fijo. Explique, usando U = (f/2)nRT, por qué calentar una cantidad fija de gas a volumen constante aumenta tanto su presión como su energía interna a la vez.
La física detrás de este experimento
Ley de los gases ideales
Para n moles de gas ideal, la presión, el volumen y la temperatura están vinculados por P·V = n·R·T. Con n y V fijos, la presión aumenta en proporción directa a la temperatura absoluta.
Energía interna de un gas ideal
La energía interna de un gas ideal depende solo de su temperatura (y grados de libertad f), no de la presión o el volumen por separado: U = (f/2)nRT.