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Termodinâmica e calorimetria · AP Physics 2 Unit 2 (Thermodynamics)

Simulador da lei dos gases ideais e diagramas p-V

Simulador da lei dos gases ideais e transformações termodinâmicas: p·V = n·R·T e diagramas p-V

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Cálculo local · Privado
Laboratório interativo de ciências Cálculos matemáticos e físicos puramente locais no navegador sem coleta de dados pessoais.
Janela de simulação 3D● 60 FPS
Predefinições e armadilhas comuns:

Variáveis de controle do experimento

kPa
L
K

Deduções e métricas em tempo real

Produto nR
--
Trabalho de fronteira W
--
Variação de energia interna ΔU
--
Calor trocado Q
--
Dedução de fórmulas em tempo real
Fórmula fundamental: --
Substituição de valores: --
Estado físico: --

Exemplos clássicos e armadilhas de exame

Worked Problem

Problema: Gas at p1=100kPa, V1=2.0L, T1=300K is compressed isothermally to 1.0L. Find final pressure.
Derivação passo a passo:
  1. Isothermal Boyle's Law: p1*V1 = p2*V2 => p2 = (100kPa * 2.0L) / 1.0L = 200 kPa.

Worked Problem

Problema: Car tire is 200kPa at -3°C (270K). Summer heat raises air inside to 54°C (327K) at constant volume. Find new pressure.
Derivação passo a passo:
  1. Charles's Law: p2 = p1 * (T2/T1) = 200kPa * (327/270) ≈ 242 kPa.

Folha de investigação em aula e exercícios

Q1. Variant 1: Why must thermodynamic calculations use Kelvin rather than Celsius?
Q2. Variant 2: State the First Law of Thermodynamics ΔU = W + Q and clarify sign conventions.
Q3. Variant 3: In adiabatic expansion (Q = 0), does gas temperature rise or drop? Explain.

Perguntas frequentes e erros comuns

Under what conditions do real gases behave like ideal gases?
At high temperatures and low pressures! Molecular volumes become negligible relative to total container volume, and intermolecular forces vanish.
When pumping a bicycle tire, why does the lower pump cylinder get hot?
Primarily adiabatic compression work! Forcefully compressing air does mechanical work on it, spiking gas temperature. Friction is negligible in comparison.
Why does a misty cloud form at the bottle neck when popping a champagne cork?
Rapid adiabatic expansion work drops gas temperature by dozens of degrees within milliseconds, instantly condensing surrounding water vapor into mist.
What is Absolute Zero (0K = -273.15°C)? Can experimentalists reach it?
Theoretical ground state where thermal kinetic motion drops to quantum zero-point energy. The Third Law of Thermodynamics proves it can never be reached.