Termodinâmica
Aquecimento isocórico
Aqueça a V constante: todo calor eleva a energia interna.
Aquecimento isocórico — simulação interativa de Termodinâmica. Aqueça a V constante: todo calor eleva a energia interna. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
Aquecimento isocórico
Aqueça a V constante: todo o calor aumenta a energia interna.
Com paredes rígidas nenhum trabalho pode ser realizado (W = 0), então a primeira lei se reduz a Q = ΔU. Cada joule de calor aumenta diretamente a energia cinética molecular, produzindo a maior elevação de temperatura por unidade de calor entre os processos básicos.
- W = 0
- Q = ΔU
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
Um gás é aquecido em um recipiente rígido e selado, de modo que seu volume não pode mudar (isocórico). Como o gás não pode se expandir, para onde vai todo o calor adicionado?
Previsões para pesar
- Todo o calor vai para energia interna, uma vez que nenhum trabalho é realizado a volume constante.
- A maior parte do calor se transforma em trabalho, mesmo que o recipiente seja rígido.
- O calor se divide uniformemente entre trabalho e energia interna, assim como outros processos.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Temperatura final T₂ (K)
O que você mede:
- Pressão final P₂ (kPa)
- Calor adicionado Q (J)
Como funciona a investigação
- Abra o preset de aquecimento isocórico e pressione Redefinir. 1 mol de gás está selado em 0.0249 m³, começando a 300 K.
- Ative as leituras de pressão e calor adicionado.
- Defina a temperatura alvo (final) para cada ensaio e registre a pressão final e o calor adicionado.
Equação governante
Aquecimento Isocórico e Energia Interna — U = f/2·n·R·T
A volume constante, um gás não realiza trabalho (W_gas = 0), então cada joule de calor adicionado vai diretamente para energia interna: Q = ΔU = (f/2)nRΔT.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma tentativa, calcule P₂ = nRT₂/V usando n = 1 mol, V = 0.0249 m³, então Q = (f/2)nR(T₂ − T₁) usando f = 3, T₁ = 300 K. Compare ambos com a tabela.
- Como o gás não pode se expandir (W_gas = 0), a primeira lei fornece exatamente Q = ΔU. Explique por que cada joule de calor adicionado aparece inteiramente como energia interna aqui, ao contrário do experimento de aquecimento isobárico.
Onde isso aparece além do laboratório
- Sua relação P₂-vs-T₂ é a Lei de Gay-Lussac: em volume constante, a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta. Explique por que isso decorre de PV = nRT quando V é fixo.
- Uma panela de pressão selada aquece os alimentos mais rápido, em parte porque o vapor retido não pode se expandir, então a pressão (e a temperatura) sobem bem acima de 100°C. Use a relação deste experimento para explicar por que um recipiente rígido selado permite que a temperatura suba mais para a mesma entrada de calor do que um recipiente aberto.
- 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
- Bem-vindo ao aquecimento isocórico
- Selecione a câmara
- Pressione Reproduzir
- Aquecimento a V constante
- Abra o Inspetor
- Você conseguiu!
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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