5 voorbeelde van die toepassing van die eerste wet van termodinamika op isotermiese prosesse (konstante temperatuur)
1. Die grafiek hieronder toon 'n ideale gas wat ondergaan isotermiese proses (benadering). Die werk wat deur die gas in proses AB verrig word, is…
Bespreking
Arbeid verrig = area onder kromme AB = area van driehoek + area van reghoek
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 x 105]
B = 12 x 105 Joule
Die werk wat deur die gas in die AB-proses verrig word = 12 x 105 Joule
2. Die werk wat deur 'n ideale gas in proses ABC verrig word, is…
Bespreking
Is bekend :
Druk 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
Druk 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
Deel 1 (V1) = 10 liter = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Deel 2 (V2) = 30 liter = 30 dm3 = 30 x 10-3 m3
Gevra Werk verrig deur gas in proses ABC
Jawab :
In proses BC bly die volume konstant, dus word geen werk deur die gas verrig nie. Die gas verrig slegs werk in proses AB omdat daar 'n verandering in volume is. Daarom is die werk wat deur die gas in proses ABC verrig word = die werk wat deur die gas in proses AB verrig word.
Arbeid verrig deur gas = area onder kromme AB = area van driehoek + area van reghoek.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
B = 150 x 105 Joule
B = 1,5 x 107 Joule
3. 'n Gas ondergaan 'n isotermiese proses. Die hoeveelheid hitte wat geabsorbeer moet word sodat die gas 5000 Joule werk kan verrig, is...
Bespreking
Is bekend :
Arbeid (W) = 5000 Joule
Gevra Hitte geabsorbeer (Q)
Jawab :
Die isotermiese proses waarna in hierdie vraag verwys word, is 'n termodinamiese proses waarin die temperatuur konstant bly. Die verband tussen temperatuur (T) en die verandering in interne energie van 'n gas word deur die volgende vergelyking uitgedruk:
As die temperatuur konstant is, dan is die verandering in temperatuur nul. 'n Verandering in temperatuur is nul, daarom is die verandering in interne energie nul. Die toepassing van die eerste wet van termodinamika lewer die volgende resultate.
Eerste wet van termodinamika :
As die verandering in interne energie (U) nul is, dan is die hitte (Q) wat deur die gas geabsorbeer word gelyk aan die werk wat deur die gas verrig word (W). Wanneer die gas hitte absorbeer, kry die gas addisionele energie en hierdie addisionele energie word deur die gas gebruik om werk te verrig.
Dus die hitte wat deur die gas geabsorbeer word = werk verrig deur die gas = 5000 Joule.
4. Die grafiek van druk (P) teenoor volume (V) van 'n gas wat 'n isotermiese proses ondergaan, word in die figuur hieronder getoon. Die hoeveelheid hitte wat deur die gas in proses AB geabsorbeer word, is...
Bespreking
Is bekend :
Druk 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Druk 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Deel 1 (V1) = 2 m3
Deel 2 (V2) = 6 m3
Gevra Hitte (Q) geabsorbeer deur gas in proses AB
Jawab :
Isotermies = konstante temperatuur. As die temperatuur konstant bly, is die temperatuurverandering nul. As die temperatuurverandering nul is, is die verandering in interne energie nul. Die verband tussen temperatuurverandering en interne energieverandering in 'n gas word uitgedruk deur die volgende vergelyking:
Indien dit op die eerste wet van termodinamika toegepas word, word die volgende resultate verkry:
As die temperatuurverandering nul is, dan is die hitte wat deur die gas geabsorbeer word gelyk aan die werk wat deur die gas verrig word. Om die hitte wat deur die gas in proses AB geabsorbeer word, te vind, bereken ons die werk wat deur die gas verrig word gebaseer op die grafiek hierbo.
Arbeid verrig deur gas = area onder kromme AB = area van driehoek + area van reghoek.
W = ½ (P2 - Bl1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
B = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
B = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105) (4)
B = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
B = 30 x 105 Joule
W = 30 atm
Hitte (Q) geabsorbeer deur gas in proses AB = werk verrig deur gas in proses AB = 30 x 105 Joule = 30 atmosfere.
5. In termodinamika ondergaan 'n ideale gas 'n isotermiese proses as...
A. veranderinge in die toestand van die gas, die temperatuur bly altyd konstant
B. alle molekules beweeg teen verskillende snelhede
C. Alle gastoestande verander altyd van temperatuur
D. aan suhu hoe hoër die molekulêre spoed
E. gasdruk en -volume verander nie
Bespreking
Isotermies of isotermies beteken konstante temperatuur.
Die korrekte antwoord is A.
