Acerca de este experimento
Explora la relación entre la presión y el volumen de un gas ideal dentro de un cilindro. En el modo de temperatura constante, mueve el pistón para trazar una isoterma. Cambia al modo de volumen constante para calentar o enfriar el gas a lo largo de una línea vertical en el diagrama presión-volumen. Los puntos indican esquemáticamente la cantidad de gas; se trata de un cálculo de equilibrio, no de una simulación de colisiones moleculares.
Objetivos de aprendizaje
- Aplica la ecuación de los gases ideales usando unidades coherentes de presión y volumen
- Verifica la ley de Boyle a temperatura y cantidad de gas constantes
- Compara los cambios isotérmicos y a volumen constante en una gráfica de presión-volumen
Cómo usarlo
- 1Lee la presión a 20 L, con 300 K y 1 mol.
- 2En el modo de temperatura constante, reduce el volumen a la mitad y compara la presión y el producto PV.
- 3Cambia al modo de volumen constante. Duplica la temperatura y compara P/T.
- 4Cambia la cantidad de gas manteniendo constantes el volumen y la temperatura. Predice y comprueba la relación entre las presiones.
El modelo
Supuestos
- El gas es ideal, con un volumen molecular despreciable y sin fuerzas intermoleculares.
- Todos los estados mostrados están en equilibrio térmico y mecánico uniforme. Se ignoran el calentamiento transitorio y la aceleración del pistón.
- La presión es absoluta, la temperatura se expresa en kelvin y 1 kPa·L equivale a 1 J.
- Al cambiar la cantidad de gas se selecciona un nuevo estado de equilibrio para compararlo; no se simula un proceso de inyección.
Pruébalo en clase
- Q1¿Qué presión debería ejercer 1 mol a 300 K en un recipiente de 20 L?
- Q2¿Por qué debe medirse la temperatura en kelvin al comparar relaciones de presión?
- Q3¿Qué proceso tiene una trayectoria vertical en el gráfico de presión-volumen y por qué?
Preguntas frecuentes
¿Por qué aumenta la presión cuando disminuye el volumen?
A temperatura y cantidad de gas constantes, la ecuación del gas ideal da P = nRT/V. Por lo tanto, al reducir el volumen a la mitad, la presión se duplica.
¿Por qué solo se puede mover uno de los controles deslizantes de temperatura y volumen?
El proceso seleccionado mantiene fija una variable. Al cambiar de proceso, se conserva el estado de equilibrio actual y cambia qué variable se puede ajustar.