Thermodynamique
Chauffage isobare
Chauffez à P constante : le gaz se dilate et effectue un travail.
Chauffage isobare — simulation interactive de Thermodynamique. Chauffez à P constante : le gaz se dilate et effectue un travail. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Chauffage isobare
Chauffage à P constante : le gaz se détend et fournit un travail.
À pression constante, chauffer un gaz parfait force son expansion afin que le gaz effectue un travail sur le milieu extérieur pendant que la température monte. D'après le premier principe, Q = ΔU + W ; une partie de la chaleur absorbée augmente l'énergie interne et l'autre finance le travail d'expansion.
- Travail W = PΔV
- Première loi de la thermodynamique Q = ΔU + W
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
Un gaz est chauffé à pression constante, il se dilate donc (isobarique). Si vous le laissez se dilater jusqu’à atteindre un volume final plus important, le gaz agit-il davantage sur son environnement ?
Des pronostics à peser
- Un volume final plus important signifie moins de travail effectué par le gaz.
- Le travail effectué ne dépend pas du volume final.
- Un volume final plus important signifie plus de travail effectué par le gaz.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Tome final V₂ (L)
Ce que vous mesurez :
- Travaux effectués par gas W_gas (J)
- Température finale T₂ (K)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage « échauffement isobare » et appuyez sur Réinitialiser. 1 mole de gaz commence à 24.9 L, 300 K, à pression constante.
- Activez la lecture de la température finale sur la chambre.
- Définissez le volume cible (final) pour chaque essai et enregistrez la température finale et le travail effectué.
Équation gouvernante
Travail isobare — W = P·ΔV
À pression constante, le travail effectué par un gaz en expansion est simplement égal à la pression multipliée par le changement de volume : W_gas = P·ΔV — l'aire d'un rectangle sous une ligne horizontale sur un diagramme P-V.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez W_gas = P₁(V₂ − V₁) en utilisant P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, puis T₂ = T₁·V₂/V₁. Comparez les deux au tableau.
- Expliquez, en utilisant W_gas = P·ΔV, pourquoi un changement de volume plus important à la même pression constante signifie plus de travail effectué par le gaz.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Votre ligne T₂-vs-V₂ est la loi de Charles : à pression constante, le volume et la température absolue sont directement proportionnels. Expliquez pourquoi cela découle directement de PV = nRT lorsque P est maintenu fixe.
- Une partie de la chaleur que vous ajoutez pendant le chauffage isobare est consacrée au travail (expansion) et une autre partie à l'énergie interne. Lequel obtient le plus de chaleur ajoutée pour un gaz monoatomique (f = 3) : le terme de travail ou le terme d'énergie interne ?
- 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
- Bienvenue dans le chauffage isobare
- Sélectionnez la enceinte
- Appuyez sur Lecture
- Calentamiento a P constante
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
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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