Termodinâmica
Compressão isotérmica
Comprima a T constante: ΔU = 0, então Q = W.
Compressão isotérmica — simulação interativa de Termodinâmica. Comprima a T constante: ΔU = 0, então Q = W. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
processo isotérmico
Comprima a T constante: ΔU = 0, assim Q = W.
Em um processo isotérmico, a energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura, então ΔU = 0. Todo trabalho realizado sobre o gás deve sair como calor para o reservatório. Observe a curva P–V seguir PV = constante enquanto o pistão se move.
- ΔU = 0
- Q = W
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 comprimido até um volume menor enquanto sua temperatura é mantida constante (isotérmica). É necessário mais trabalho para compactá-lo ainda mais?
Previsões para pesar
- A compactação para um volume final menor requer menos trabalho.
- A compressão para um volume final menor requer mais trabalho (um Wgas mais negativo).
- O trabalho necessário é o mesmo independentemente do volume final.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Volume final V₂ (L)
O que você mede:
- Trabalho realizado pelo gás W_gas (J)
Como funciona a investigação
- Abra o preset de compressão isotérmica e pressione Redefinir. 1 mol de gás começa em 49.9 L, 300 K.
- Ative a leitura do trabalho realizado no gás.
- Defina o volume alvo (final) para cada ensaio e registre o trabalho realizado pelo gás.
Equação governante
Primeira Lei da Termodinâmica — ΔU = Q − W
A mudança de energia interna é igual ao calor adicionado menos o trabalho realizado pelo gás: ΔU = Q − W. Para um processo isotérmico de gás ideal, ΔU = 0, então todo o trabalho realizado no gás sai como calor.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma tentativa, calcule W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) usando n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K. Compare com a tabela.
- W_gas é negativo em todas as tentativas. Explique o que um valor negativo significa fisicamente para um gás que está sendo comprimido e por que a compressão para um V₂ menor torna W_gas mais negativo.
Onde isso aparece além do laboratório
- Como ΔU = 0 para qualquer processo isotérmico (a temperatura não muda), a primeira lei diz Q = W_gas aqui também. O calor está fluindo para dentro ou para fora do gás durante esta compressão? Explique usando sua convenção de sinais.
- Para manter o gás a temperatura constante enquanto o comprime, experimentos reais precisam de um reservatório de calor em contato com o cilindro. Explique por que a compressão aqueceria o gás se esse reservatório não existisse.
- 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 à compressão isotérmica
- Selecione a câmara
- Pressione Reproduzir
- Compressão a T 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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