Thermodynamique
Compression isotherme
Compressez à T constante : ΔU = 0, donc Q = W.
Compression isotherme — simulation interactive de Thermodynamique. Compressez à T constante : ΔU = 0, donc Q = W. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Processus isotherme
Compressez à T constante : ΔU = 0, donc Q = W.
Lors d'un processus isotherme, l'énergie interne d'un gaz parfait ne dépend que de la température, donc ΔU = 0. Tout travail effectué sur le gaz doit être évacué sous forme de chaleur vers le réservoir. Observez la courbe P–V suivre PV = constante à mesure que le piston se déplace.
- Énergie interne = constante
- Chaleur = travail
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 comprimé dans un volume plus petit tandis que sa température est maintenue constante (isotherme). Faut-il travailler davantage pour le compresser davantage ?
Des pronostics à peser
- La compression vers un volume final plus petit nécessite moins de travail.
- La compression à un volume final plus petit nécessite plus de travail (un Wgas plus négatif).
- Le travail à réaliser est le même quel que soit le volume final.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Tome final V₂ (L)
Ce que vous mesurez :
- Travaux effectués par gas W_gas (J)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage « compression isotherme » et appuyez sur Réinitialiser. 1 mole de gaz commence à 49.9 L, 300 K.
- Activez la lecture du travail effectué sur le gaz.
- Définissez le volume cible (final) pour chaque essai et enregistrez le travail effectué par le gaz.
Équation gouvernante
Première loi de la thermodynamique — ΔU = Q − W
Le changement d'énergie interne est égal à la chaleur ajoutée moins le travail effectué par le gaz : ΔU = Q − W. Pour un processus isotherme de gaz parfait, ΔU = 0, donc tout le travail effectué sur le gaz part sous forme de chaleur.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) en utilisant n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Comparez avec le tableau.
- W_gas est négatif à chaque essai. Expliquez ce qu'une valeur négative signifie physiquement pour un gaz comprimé et pourquoi la compression à un V₂ plus petit rend W_gas plus négatif.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Puisque ΔU = 0 pour tout processus isotherme (la température ne change pas), la première loi dit ici aussi Q = W_gas. La chaleur entre-t-elle dans ou hors du gaz pendant cette compression ? Expliquez en utilisant votre convention de signe.
- Pour maintenir le gaz à température constante tout en le comprimant, les expériences réelles nécessitent un réservoir de chaleur en contact avec le cylindre. Expliquez pourquoi la compression réchaufferait le gaz si ce réservoir n'était pas là.
- 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 Compression isotherme
- Sélectionnez l'enceinte
- Appuyez sur Lecture
- Compression à T 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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