Termodinamica
Riscaldamento isocoro
Calore a V costante: tutto il calore accresce l'energia interna.
Riscaldamento isocoro — simulazione interattiva (Termodinamica). Calore a V costante: tutto il calore accresce l'energia interna. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.
Riscaldamento isocoro
Calore a V costante: tutto il calore accresce l'energia interna.
Con pareti rigide nessun lavoro può essere compiuto (W = 0), quindi il primo principio si riduce a Q = ΔU. Ogni joule di calore aumenta direttamente l'energia cinetica molecolare, producendo la salita di temperatura più ripida per unità di calore tra i processi base.
- W = 0
- Q = ΔU
Sintesi dell'indagine
Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio
La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.
Domanda guida
Un gas è riscaldato in un contenitore rigido sigillato: il volume non può cambiare (isocoro). Non potendosi espandere, dove finisce tutto il calore aggiunto?
Previsioni da valutare
- Tutto il calore va in energia interna: a volume costante il lavoro è nullo.
- La maggior parte del calore diventa lavoro pur essendo il contenitore rigido.
- Il calore si divide a metà tra lavoro ed energia interna, come negli altri processi.
Ruoli delle variabili
Cosa imposti tu:
- Temperatura finale T₂ (K)
Cosa misuri:
- Pressione finale P₂ (kPa)
- Calore aggiunto Q (J)
Come si svolge l'indagine
- Apri il preset riscaldamento isocoro e premi Reimposta. 1 mol di gas è sigillata a 0.0249 m³, partendo da 300 K.
- Attiva le letture di pressione e calore aggiunto.
- Imposta la temperatura finale per ogni prova e registra pressione finale e calore aggiunto.
Equazione che governa
Riscaldamento isocoro ed energia interna — U = f/2·n·R·T
A volume costante, un gas non compie lavoro (W_gas = 0), quindi ogni joule di calore aggiunto va direttamente in energia interna: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti
- Per una prova, calcola P₂ = nRT₂/V usando n = 1 mol; V = 0.0249 m³, poi Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) usando f = 3; T₁ = 300 K. Confronta entrambi con la tabella.
- Poiché il gas non può espandersi (W_gas = 0), il primo principio dà esattamente Q = ΔU. Spiega perché ogni joule di calore aggiunto qui finisce interamente in energia interna, a differenza dell'esperimento di riscaldamento isobaro.
Dove si ritrova fuori dal laboratorio
- La tua relazione P₂ contro T₂ è la legge di Gay-Lussac: a volume costante, la pressione è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta. Spiega perché segue da PV = nRT quando V è fissato.
- Una pentola a pressione sigillata cuoce più in fretta anche perché il vapore intrappolato non può espandersi: pressione (e temperatura) salgono ben sopra i 100°C. Con la relazione di questo esperimento, spiega perché un contenitore rigido sigillato porta la temperatura più in alto a parità di calore immesso rispetto a uno aperto.
- 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
- Benvenuto al riscaldamento isocoro
- Seleziona la camera
- Premi Play
- Riscaldamento a V costante
- Apri il pannello Proprietà
- Ce l'hai fatta!
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