Aquecimento Isobárico: Expansão a Pressão Constante

1 · Prever

…Se você deixar que ele se expanda até um volume final maior, o gás realiza mais trabalho sobre o ambiente?

2 · Preparar

  1. Abra o preset de aquecimento isobárico e pressione Redefinir. 1 mol de gás começa em 24.9 L, 300 K, a pressão constante.
  2. Habilite a leitura da temperatura final na câmara.
  3. Defina o volume alvo (final) para cada ensaio e registre a temperatura final e o trabalho realizado.

3 · Coletar Dados

Volume final V₂ (L)Trabalho realizado pelo gás W_gas (J)Temperatura final T₂ (K)
32.43
39.91
49.89

Plote a temperatura final T₂ (eixo y) em relação ao volume final V₂ (eixo x) para suas três tentativas. A linha passa direto pela origem?

4 · Analisar

  1. Para uma tentativa, calcule W_gas = P₁(V₂ - V₁) usando P₁ = nRT₁/V₁ = 100 kPa, então T₂ = T₁·V₂/V₁. Compare ambos com a tabela.
  2. Explique, usando W_gas = P·ΔV, por que uma maior variação de volume na mesma pressão constante significa mais trabalho realizado pelo gás.

5 · Aprofundar

  1. Sua linha T₂-vs-V₂ é a Lei de Charles: a pressão constante, o volume e a temperatura absoluta são diretamente proporcionais. Explique por que isso decorre diretamente de PV = nRT quando P é mantido fixo.
  2. Parte do calor adicionado durante o aquecimento isobárico vai para trabalho (expansão) e parte para energia interna. Qual deles recebe mais calor adicionado para um gás monoatômico (f = 3): o termo de trabalho ou o termo de energia interna?

A física por trás deste experimento

Trabalho Isobárico

A pressão constante, o trabalho realizado por um gás em expansão é simplesmente a pressão vezes a variação de volume: W_gas = P·ΔV — a área de um retângulo sob uma linha horizontal em um diagrama P-V.

← Voltar para o experimento

Termodinâmica

138 folhas de laboratório de física gratuitas para imprimir