Thermodynamique
Bac à sable du gaz parfait
Changez n, V et T et observez P suivre PV = nRT.
Bac à sable du gaz parfait — simulation interactive de Thermodynamique. Changez n, V et T et observez P suivre PV = nRT. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Loi des gaz parfaits
change n, V et T et observez comment P suivez PV = nRT.
La loi des gaz parfaits combine les lois de Boyle, Charles et Avogadro en une seule équation d'état. Ce bac à sable garde la température explicite afin que vous voyiez la pression monter quand le volume rétrécit ou que les moles augmentent. Les collisions moléculaires contre la paroi du piston produisent la lecture macroscopique de pression.
- Équation du gaz idéal PV = nRT
- Énergie cinétique moyenne KE_avg ∝ T
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Une quantité fixe de gaz est enfermée dans un récipient rigide. Si vous le chauffez, qu’arrive-t-il à sa pression ?
Des pronostics à peser
- La pression diminue à mesure que la température augmente.
- La pression augmente proportionnellement avec la température.
- La pression ne dépend pas de la température.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Température T (K)
Ce que vous mesurez :
- Énergie interne U (J)
- Pression P (kPa)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage « bac à sable de gaz parfait » et appuyez sur Réinitialiser. 1 mole d'argon remplit un volume fixe de 0.0249 m³.
- Activer la lecture de la pression sur la chambre.
- Réglez la température du gaz pour chaque essai et enregistrez la pression.
Équation gouvernante
Loi des gaz parfaits — P = n·R·T / V
Pour n moles de gaz parfait, pression, volume et température sont liés par P·V = n·R·T. À n et V fixes, la pression augmente proportionnellement à la température absolue.
Énergie interne d'un gaz parfait — U = f/2·n·R·T
L'énergie interne d'un gaz parfait dépend uniquement de sa température (et de ses degrés de liberté f), et non de la pression ou du volume séparément : U = (f/2)nRT.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez P = nRT/V avec n = 1 mole, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Comparez avec le tableau.
- Expliquez pourquoi, à volume et quantité de gaz fixes, la pression et la température absolue sont directement proportionnelles.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- La loi des gaz parfaits exige une température en Kelvin et non en Celsius. Expliquez pourquoi l'utilisation de Celsius (qui autorise des valeurs négatives et nulles) briserait la proportionnalité directe que vous avez trouvée.
- Votre colonne d'énergie interne croît également avec la température, à volume fixe. Expliquez, à l'aide de U = (f/2)nRT, pourquoi chauffer une quantité fixe de gaz à volume constant augmente à la fois sa pression et son énergie interne.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Ça monte ou ça descend ?
- Augmente la température
- Capture la pression
- Ouvre les données
- Expliquez vos observations
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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