Gay-Lussac simulado
Gay-Lussac simulado
Verificar la ley de Gay-Lussac (P proporcional a T a volumen constante) y estimar el cero absoluto con la simulación Gases ideales de FizziQ Web.
¿Qué pasa cuando se calienta un gas encerrado en un recipiente rígido? ¡La presión aumenta! ¿Pero cómo exactamente? En 1802, Joseph Louis Gay-Lussac descubrió que la presión de un gas a volumen constante es proporcional a su temperatura absoluta. Esta ley permitió predecir la existencia del cero absoluto. En esta actividad, vas a verificar esta ley con la simulación de FizziQ Web.
Descripción de la actividad:
El alumno utiliza la simulación Gases ideales de FizziQ Web manteniendo el pistón fijo (volumen constante). Varía lentamente la temperatura y registra simultáneamente la presión y la temperatura. El gráfico P(T) es una recta que confirma P ∝ T.
FizziQ
Autor:
Duración:
25
Lo que harán los estudiantes:
'- Verificar experimentalmente la ley de Gay-Lussac (P/T = constante a V constante)
- Registrar simultáneamente presión y temperatura durante una transformación isocora
- Trazar P en función de T y verificar la linealidad
- Extrapolar el gráfico para estimar el cero absoluto
Conceptos científicos:
'- Ley de Gay-Lussac
- Transformación isocora (volumen constante)
- Temperatura absoluta (kelvin)
- Cero absoluto
- Proporcionalidad P ∝ T
- Ley de los gases ideales PV = nRT
Sensores:
'- Simulación Gases ideales de FizziQ Web
Material necesario:
'- Ordenador, tableta o smartphone con FizziQ Web
Procedimiento experimental:
Ouvre la simulación Gaz parfaits en FizziQ Web. Coloca le piston à mi-course y ne le touche más pendant toute l'expérience : le volume reste constant.
Selecciona les grandeurs à registrar : active Pression y Température.
Règle la temperatura au minimum (273 K = 0°C). Note la presión correspondante.
Clique sobre REC para démarrer l'registrament. Augmente lentement la temperatura de 273 K jusqu'à 333 K (60°C) en déplaçant le curseur progressivement.
Detén el registro. Les données P y T sont exportées en le cuaderno de experiencias.
Traza el gráfico P en fonction de T (en kelvin). La courbe est-elle une droite ?
Calcula le rapport P/T para plusieurs points. Ce rapport est-il constant ?
Si tú as tracé P(T) en kelvin, la droite devrait passer par l'origine. Si tú traces P en fonction de la temperatura en °C, la droite coupe l'axe des températures à une valeur négative.
Extrapole la droite P(T en °C) vers P = 0. À quéle température la droite coupe-t-elle l'axe ? Cette valeur es une estimation du zéro absolu.
Compara ta valeur con le zéro absolu théorique (-273,15°C = 0 K). Rédige une conclusion sobre la relation entre pression y température.
Resultados esperados:
El gráfico P(T en kelvin) es una recta que pasa por el origen, confirmando P = (nR/V) × T. El cociente P/T es constante para todas las medidas. Si el gráfico se traza en °C, la recta corta el eje de temperaturas a -273°C cuando P = 0, dando una estimación del cero absoluto.
Preguntas científicas:
'- ¿Por qué la presión es proporcional a la temperatura absoluta y no a la temperatura en °C?
- ¿Qué pasaría físicamente si se pudiera enfriar un gas hasta el cero absoluto?
- ¿Cómo explica esta ley el peligro de una botella de gas dejada al sol?
Explicaciones científicas:
La ley de Gay-Lussac établit que, para un gaz à volumen constant, la presión es proporcionalle à la temperatura absolue : P = (nR/V) × T. Le rapport P/T es constant.
Esta ley es une conséquence directe de la ley des gaz parfaits PV = nRT, quand V, n y R son fixés. La presión augmente linéairement con T car les molécules, más agitées à haute temperatura, frappent les parois más souvent y más fort.
Le zéro absolu (0 K = -273,15°C) es la temperatura à laquelle el agitation moléculaire cesserait théoriquement. La presión d'un gaz parfait s'annulerait à esta temperatura. En pratique, les gaz se liquéfient avant d'atteindre 0 K.
El échelle kelvin es définie à partir du zéro absolu : T(K) = T(°C) + 273,15. C'est el échelle naturelle para les leys des gaz car les proportionnalités (P ∝ T, V ∝ T) ne son directes qu'en kelvin.
Esta simulation es le pendant numérique de el experimento réelle con le baromètre en un bocal (activité « Loi des gaz » con FizziQ Connect). La simulation donne des résultats parfaits (gaz idéal), tandis que el experimento réelle montre les limites du modèle (chaleur du smartphone, vapeur d'eau).
Actividades de ampliación:
'- Realizar el mismo experimento para dos volúmenes diferentes (pistón en dos posiciones) y comparar las pendientes de las rectas P(T)
- Comparar los resultados de esta simulación con los del experimento real « Ley de los gases » utilizando el barómetro del smartphone
Preguntas frecuentes:
Q: La recta no pasa exactamente por el origen en kelvin.
R: Verifica que el volumen se haya mantenido constante (el pistón no se ha movido). Si desplazaste el pistón durante el registro, los datos ya no corresponden a una transformación isocora.
Q: ¿Cómo estimar el cero absoluto?
R: Traza P en función de T en °C. Extrapola la recta hasta P = 0. La temperatura leída es una estimación del cero absoluto (-273°C).