Termodinâmica
Sandbox de gás ideal
Altere n, V e T e observe P seguir PV = nRT.
Sandbox de gás ideal — simulação interativa de Termodinâmica. Altere n, V e T e observe P seguir PV = nRT. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
Lei dos gases ideais
Altere n, V e T e observe como P segue PV = nRT.
A lei dos gases ideais combina as leis de Boyle, Charles e Avogadro em uma única equação de estado. Este sandbox mantém a temperatura explícita para que você veja a pressão subir quando o volume encolhe ou o número de mols aumenta. Colisões moleculares contra a parede do pistão produzem a leitura macroscópica de pressão.
- PV = nRT
- KE_avg ∝ T
Resumo da investigação
Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório
O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.
Pergunta de direção
Uma quantidade fixa de gás é selada num recipiente rígido. Se você aquecer, o que acontece com sua pressão?
Previsões para pesar
- A pressão diminui à medida que a temperatura aumenta.
- A pressão aumenta proporcionalmente com a temperatura.
- A pressão não depende da temperatura.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Temperatura T (K)
O que você mede:
- Energia interna U (J)
- Pressão P (kPa)
Como funciona a investigação
- Abra o preset da caixa de areia de gás ideal e pressione Redefinir. 1 mol de argônio preenche um volume fixo de 0.0249 m³.
- Habilite a leitura de pressão na câmara.
- Defina a temperatura do gás para cada teste e registre a pressão.
Equação governante
Lei do Gás Ideal — P = n·R·T / V
Para n mols de gás ideal, pressão, volume e temperatura estão ligados por P·V = n·R·T. Com n e V fixos, a pressão aumenta em proporção direta à temperatura absoluta.
Energia Interna de um Gás Ideal — U = f/2·n·R·T
A energia interna de um gás ideal depende apenas de sua temperatura (e graus de liberdade f), não da pressão ou do volume separadamente: U = (f/2)nRT.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para um teste, calcule P = nRT/V usando n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), V = 0.0249 m³. Compare com a tabela.
- Explique por que, em volume e quantidade fixos de gás, a pressão e a temperatura absoluta são diretamente proporcionais.
Onde isso aparece além do laboratório
- A lei dos gases ideais requer temperatura em Kelvin, não em Celsius. Explique por que usar Celsius (que permite valores negativos e zero) quebraria a proporcionalidade direta que você encontrou.
- Sua coluna de energia interna também cresce com a temperatura, a volume fixo. Explique, usando U = (f/2)nRT, por que aquecer uma quantidade fixa de gás a volume constante aumenta tanto a pressão quanto a energia interna juntas.
- 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
- Sobe ou desce?
- Aumente a temperatura
- Capture a pressão
- Abra os dados
- Explique sua evidência
Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.
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