Calentamiento isobárico: expansión a presión constante

1 · Predecir

Un gas se calienta a presión constante, por lo que se expande (isobárico). Si se deja que se expanda hasta un volumen final mayor, ¿el gas realiza más trabajo en su entorno?

• Un volumen final mayor significa menos trabajo realizado por el gas.
• El trabajo realizado no depende del volumen final.
• Un volumen final mayor significa más trabajo realizado por el gas.

2 · Configurar

1. Abra el preajuste de calentamiento isobárico y presione Restablecer. 1 mol de gas comienza en 24.9 L, 300 K, a presión constante.
2. Habilite la lectura de temperatura final en la cámara.
3. Establezca el volumen objetivo (final) para cada prueba y registre la temperatura final y el trabajo realizado.

3 · Recopilar Datos

Grafique la temperatura final T₂ (eje y) frente al volumen final V₂ (eje x) para sus tres pruebas. ¿La recta pasa por el origen?

4 · Analizar

1. Para una prueba, calcule W_gas = P₁(V₂ − V₁) usando P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, luego T₂ = T₁·V₂/V₁. Compare ambos con la tabla.
2. Explique, usando W_gas = P·ΔV, por qué un cambio de volumen mayor a la misma presión constante significa más trabajo realizado por el gas.

5 · Ampliar

1. Su línea T₂-vs-V₂ es la Ley de Charles: a presión constante, el volumen y la temperatura absoluta son directamente proporcionales. Explique por qué esto se sigue directamente de PV = nRT cuando P se mantiene fijo.
2. Parte del calor que se agrega durante el calentamiento isobárico se transforma en trabajo (expansión) y parte en energía interna. ¿Cuál obtiene más calor agregado para un gas monoatómico (f = 3): el término de trabajo o el término de energía interna?

La física detrás de este experimento

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