የቴርሞዳይናሚክስ የመጀመሪያ ህግን ለተለያዩ የቴርሞዳይናሚክስ ሂደቶች እንዴት ተግባራዊ ማድረግ እንደሚቻል የሚያሳይ ጽሑፍ
ቀደም ሲል ተወያይተንበት ነበር የቴርሞዳይናሚክስ የመጀመሪያ ህግ እና መተንተን ንግድ በስርዓቱ የሚከናወኑ። በዚህ ጊዜ፣ በአራት ቴርሞዳይናሚክስ ሂደቶች ውስጥ የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በርካታ አተገባበሮችን እንመረምራለን። በጥያቄ ውስጥ ያሉት አራቱ የቴርሞዳይናሚክስ ሂደቶች ኢሶተርማል፣ ኢሶቾሪክ፣ ኢሶባሪክ እና አዲአባቲክ ናቸው። እነዚህ ቃላት ከግሪክ የመጡ ናቸው።
የኢሶተርማል ሂደት (ቋሚ የሙቀት መጠን)
በመጀመሪያ፣ የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ወደ ኢሶተርማል ሂደት እንዴት ተግባራዊ ማድረግ እንደሚቻል እንገምግም። በኢሶተርማል ሂደት ውስጥ፣ የስርዓቱ የሙቀት መጠን ቋሚ ሆኖ ይቆያል። በንድፈ ሀሳብ የምንተነትንበት ስርዓት ተስማሚ ጋዝ ነው። የአንድ ተስማሚ ጋዝ የሙቀት መጠን ከ ተስማሚ ጋዝ ውስጣዊ ኃይል ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው (U = 3/2 nRT)። T ቋሚ ሆኖ ስለሚቆይ፣ U እንዲሁ ቋሚ ሆኖ ይቆያል። ስለዚህ፣ በኢሶተርማል ሂደት ላይ ሲተገበር፣ የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ እኩልታ የሚከተለው ይሆናል፡
ከእነዚህ ውጤቶች በመነሳት፣ በኢሶተርማል ሂደት (ቋሚ የሙቀት መጠን)፣ በስርዓቱ ላይ የተጨመረው ሙቀት (Q) ለስራ (W) በስርዓቱ ጥቅም ላይ እንደሚውል መደምደም ይቻላል።
በኢሶተርማል ሂደት ውስጥ የስርዓት ግፊት እና መጠን ለውጦች ከዚህ በታች ባለው ግራፍ ላይ ይታያሉ፡
መጀመሪያ ላይ የስርዓት መጠን = V1 (ትንሽ መጠን) እና የስርዓት ግፊት = P1 (ከፍተኛ ግፊት)። የስርዓቱን የሙቀት መጠን ቋሚ ለማድረግ፣ ሙቀት ወደ ስርዓቱ ከተጨመረ በኋላ፣ ስርዓቱ እየሰፋ እና በአካባቢው ላይ ይሰራል። ስርዓቱ በአካባቢው ላይ ስራውን ከሰራ በኋላ የስርዓቱ መጠን ወደ V ይቀየራል።2 (የስርዓቱ መጠን ይጨምራል) እና የስርዓት ግፊቱ ወደ P ይቀየራል2 (የስርዓት ግፊት ይቀንሳል)። የስርዓቱ ግፊት በሂደቱ ወቅት በየጊዜው ስለማይለዋወጥ ግራፉ የተጠማዘዘ ነው። ስርዓቱ የሚሰራው የስራ መጠን = የተደበቀው ቦታ።
የአዲያባቲክ ሂደት
በአዲባቲክ ሂደት ውስጥ፣ ምንም አይነት ሙቀት ወደ ስርዓቱ አይጨመርም ወይም አይወጣም (Q = 0)። የአዲባቲክ ሂደቶች በተዘጉ፣ በደንብ በተገለሉ ስርዓቶች ውስጥ ሊከሰቱ ይችላሉ። በደንብ ለተገለሉ የተዘጉ ስርዓቶች፣ ብዙውን ጊዜ ወደ ስርዓቱ የሚፈስ ወይም በፈለገው መንገድ የሚወጣ ሙቀት የለም። የአዲባቲክ ሂደቶች በተዘጉ፣ ባልተገለሉ ስርዓቶች ውስጥም ሊከሰቱ ይችላሉ።
በዚህ ሁኔታ፣ ሂደቱ በጣም በፍጥነት መከናወን አለበት፣ ስለዚህም ሙቀት ወደ ስርዓቱ ውስጥ ወይም ወደ ስርዓቱ ለመውጣት ጊዜ የለውም። በአዲባቲክ ሂደት ላይ ሲተገበር፣ የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ እኩልታ ወደዚህ ቅጽ ይቀየራል፡
ስርዓቱ በፍጥነት ከተጨመቀ (ስራው በስርዓቱ ላይ የሚከናወን ከሆነ) ስራው አሉታዊ ነው። W አሉታዊ ስለሆነ U አዎንታዊ ነው (በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል ይጨምራል)። በተቃራኒው ስርዓቱ በፍጥነት ከሰፋ ወይም ከሰፋ (ስርዓቱ ይሰራል) W አዎንታዊ ነው። W አዎንታዊ ስለሆነ U አሉታዊ ነው (በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል ይቀንሳል)። በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል (ተስማሚ ጋዝ) በቀጥታ ከሙቀት ጋር ተመጣጣኝ ነው (U = 3/2 nRT)፣ ስለዚህ በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል ከጨመረ የስርዓቱ ሙቀትም ይጨምራል። በተቃራኒው በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል ከቀነሰ የስርዓቱ ሙቀት ይቀንሳል።
በአዲባቲክ ሂደት ውስጥ የስርዓት ግፊት እና መጠን ለውጦች ከዚህ በታች ባለው ግራፍ ላይ ይታያሉ።
ስርዓቱ በፍጥነት ከተጨመቀ (ስራው በስርዓቱ ላይ የሚከናወን ከሆነ) ስራው አሉታዊ ነው። W አሉታዊ ስለሆነ U አዎንታዊ ነው (በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል ይጨምራል)። በተቃራኒው ስርዓቱ በፍጥነት ከሰፋ ወይም ከሰፋ (ስርዓቱ ይሰራል) W አዎንታዊ ነው። W አዎንታዊ ስለሆነ U አሉታዊ ነው (በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል ይቀንሳል)። በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል (ተስማሚ ጋዝ) በቀጥታ ከሙቀት ጋር ተመጣጣኝ ነው (U = 3/2 nRT)፣ ስለዚህ በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል ከጨመረ የስርዓቱ ሙቀትም ይጨምራል። በተቃራኒው በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል ከቀነሰ የስርዓቱ ሙቀት ይቀንሳል።
በአዲባቲክ ሂደት ውስጥ የስርዓት ግፊት እና መጠን ለውጦች ከዚህ በታች ባለው ግራፍ ላይ ይታያሉ።
በዚህ ግራፍ ውስጥ ያለው የአዲያባቲክ ኩርባ (ኩርባዎች 1-2) ከኢሶተርማል ኩርባ (ኩርባዎች 1-3) የበለጠ ቁልቁል ነው። ይህ የቁልቁለት ልዩነት የሚያመለክተው በተመሳሳይ የድምፅ መጨመር፣ የስርዓት ግፊቱ ከአዲያባቲክ ሂደት ጋር ሲነጻጸር በአዲያባቲክ ሂደት ውስጥ የበለጠ እንደሚቀንስ ነው። የስርዓት ግፊቱ በአዲያባቲክ ሂደት ውስጥ የበለጠ ይቀንሳል ምክንያቱም የአዲያባቲክ መስፋፋት ሲከሰት የስርዓት ሙቀትም ይቀንሳል። የሙቀት መጠኑ በቀጥታ ከግፊት ጋር ተመጣጣኝ ነው፣ ስለዚህ የስርዓት ሙቀት ቢቀንስ የስርዓት ግፊቱም ይቀንሳል። በተቃራኒው፣ በኢሶተርማል ሂደት ውስጥ የስርዓት ሙቀት ቋሚ ሆኖ ይቆያል። ስለዚህ፣ በኢሶተርማል ሂደት ውስጥ፣ የሙቀት መጠኑ የግፊት ቅነሳን አይጎዳውም።
ወደ adiabatic compression የሚጠጋ ሂደት ምሳሌ እንደ ዲዝል እና ቤንዚን ሞተሮች ባሉ ውስጣዊ የማቃጠያ ሞተሮች ውስጥ ይከሰታል። በናፍጣ ሞተር ውስጥ አየር ወደ ሲሊንደር ይሳባል እና በፍጥነት በፒስተን ይጨመቃል (ስራው በአየር ላይ ነው የሚከናወነው)። የአዲአባቲክ ኮምፕሬሽን ሂደት (የስርዓት መጠን መቀነስ) በኩርባ 2-1 ይገለጻል። አየሩ በፍጥነት በአዲአባቲክ ስለሚጨመቅ የአየር ሙቀት በፍጥነት ይጨምራል። በተመሳሳይ ጊዜ ዲዝል በመርፌ በኩል ወደ ሲሊንደር ይረጫል፣ እና ድብልቁ ወዲያውኑ ይቃጠላል (ቃጠሎ ይከሰታል)። በቤንዚን ሞተር ውስጥ የአየር-ነዳጅ ድብልቅ ወደ ሲሊንደር ይሳባል እና በፍጥነት በፒስተን ይጨመቃል። መጭመቂያው ፈጣን አዲአባቲክ ስለሆነ የሙቀት መጠኑ በፍጥነት ይጨምራል። በተመሳሳይ ጊዜ የብልጭታ መሰኪያው ብልጭታ ይፈጥራል፣ ይህም ለቃጠሎ ያስከትላል።
የኢሶቾሪክ ሂደት (ቋሚ መጠን)
በኢሶቾሪክ ሂደት ውስጥ የስርዓቱ መጠን ቋሚ ሆኖ ይቆያል። የስርዓቱ መጠን ቋሚ ሆኖ ስለሚቆይ፣ ስርዓቱ በአካባቢው ላይ ስራ መስራት አይችልም። በተመሳሳይ፣ አካባቢው በስርዓቱ ላይ ስራ መስራት አይችልም። በኢሶቾሪክ ሂደት ላይ ሲተገበር፣ የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ እኩልታ እንደሚከተለው ይሆናል፡
ከእነዚህ ውጤቶች በመነሳት፣ በኢሶቾሪክ ሂደት (ቋሚ መጠን) ውስጥ፣ በስርዓቱ ላይ የተጨመረው ሙቀት (Q) የስርዓቱን ውስጣዊ ኃይል ለመጨመር ጥቅም ላይ እንደሚውል መደምደም እንችላለን።
በኢሶቾሪክ ሂደት ውስጥ የስርዓት ግፊት እና መጠን ለውጦች ከዚህ በታች ባለው ግራፍ ላይ ይታያሉ።
የመጀመሪያው የስርዓት ግፊት = p1 (ዝቅተኛ ግፊት)። በስርዓቱ ላይ የሙቀት መጨመር በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል እንዲጨምር ያደርጋል። በስርዓቱ ውስጥ ያለው ኃይል ስለሚጨምር የስርዓቱ ሙቀት (ተስማሚ ጋዝ) ይጨምራል (U = 3/2 nRT)። የሙቀት መጠኑ በቀጥታ ከግፊት ጋር ተመጣጣኝ ነው። ስለዚህ የስርዓቱ ሙቀት ቢጨምር የስርዓቱ ግፊት ይጨምራል (p2) የስርዓቱ መጠን ቋሚ ስለሆነ ምንም አይነት ስራ አይከናወንም (ጥላ የተደረገበት ቦታ የለም)።
ቀደም ሲል እንደተገለጸው፣ በኢሶቾሪክ ሂደት ውስጥ፣ ስርዓቱ በአካባቢው ላይ ስራ መስራት አይችልም። በተመሳሳይ ሁኔታ፣ አካባቢው በስርዓቱ ላይ ስራ መስራት አይችልም። ይህ የሆነበት ምክንያት በኢሶቾሪክ ሂደት ውስጥ የስርዓቱ መጠን ቋሚ ስለሆነ ነው፣ ይህም ማለት አይለወጥም። የተወሰኑ የስራ ዓይነቶች በመጠን ላይ ለውጦችን አያካትቱም። ስለዚህ፣ የስርዓቱ መጠን ቋሚ ሆኖ ቢቆይም፣ ስራው በስርዓቱ ላይ አሁንም ሊከናወን ይችላል። ለምሳሌ፣ ማራገቢያ እና ባትሪ በተዘጋ መያዣ ውስጥ ናቸው። ማራገቢያው በባትሪው በሚሰጠው ኃይል ሊሽከረከር ይችላል። በዚህ ሁኔታ፣ ማራገቢያው፣ ባትሪው እና በመያዣው ውስጥ ያለው አየር እንደ ስርዓት ይቆጠራሉ።
ማራገቢያው ሲሽከረከር፣ በመያዣው ውስጥ ባለው አየር ላይ ይሰራል። በተመሳሳይ ጊዜ የማራገቢያው ኪነቲክ ኃይል በአየር ውስጥ ወደ ኃይል ይለወጣል። በባትሪው ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ኃይል በተፈጥሮው ይቀንሳል ምክንያቱም በአየር ውስጥ ወደ ኃይል ስለተለወጠ። ይህ ምሳሌ በኢሶቾሪክ ሂደት (ቋሚ መጠን) ውስጥ፣ በስርዓቱ ላይ አሁንም ሥራ ሊሠራ እንደሚችል ያሳያል (የመጠን ለውጥ የማያካትት ሥራ)።
የኢሶባሪክ ሂደት (ቋሚ ግፊት)
በኢሶባሪክ ሂደት ውስጥ፣ የስርዓት ግፊቱ ቋሚ ሆኖ ይቆያል። ቋሚው ግፊት ስለሆነ፣ በኢሶባሪክ ሂደት ውስጥ በውስጣዊ ኃይል (ዴልታ ዩ)፣ በሙቀት (Q) እና በስራ (W) ላይ የሚደረጉ ለውጦች በጭራሽ ዜሮ አይደሉም። ስለዚህ፣ የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ሳይለወጥ ይቀራል፡
ΔU = Q − W
በኢሶባሪክ ሂደት ውስጥ የጋዝ ግፊት እና መጠን ለውጦች ከዚህ በታች ባለው ግራፍ ላይ ይታያሉ።
መጀመሪያ ላይ የስርዓት መጠን = V1 (ትንሽ መጠን)። ግፊቱ ቋሚ ስለሆነ፣ ሙቀት ወደ ስርዓቱ ከተጨመረ በኋላ ስርዓቱ በአካባቢው ላይ ይስፋፋል እና ይሰራል። በአካባቢው ላይ ስራ ከሰራ በኋላ የስርዓቱ መጠን ወደ V2 ይቀየራል (የስርዓቱ መጠን ይጨምራል)። በስርዓቱ የሚሰራው የስራ መጠን (W) = የተደበቀው ቦታ።
ምሳሌ ጥያቄ 1፡
ከታች ባሉት ሁለት ዲያግራሞች ውስጥ ያሉት ኩርባዎች 1-2 በአዳባታዊ እና በገለልተኛ የአየር ሁኔታ የሚከሰት የጋዝ መስፋፋትን (የጋዝ መጠን መጨመር) ያሳያሉ። በጋዙ የሚሰራው ስራ በየትኛው ሂደት ውስጥ ያነሰ ነው?
በዳያባቲክ ሂደት ውስጥ ጋዙ የሚያከናውነው ሥራ በጋዙ ውስጥ ከሚሠራው ሥራ ያነሰ ነው። የጥላው ቦታ = በጋዙ የማስፋፊያ ሂደት ወቅት የሚሠራው ሥራ (የጋዝ መጠን መጨመር)። በዳያባቲክ ሂደት ውስጥ የሚጠለለው ቦታ በኢሶተርማል ሂደት ውስጥ ከሚጠለለው ቦታ ያነሰ ነው።
ምሳሌ ጥያቄ 2፡
ተከታታይ የቴርሞዳይናሚክ ሂደቶች ከታች ባለው ሥዕላዊ መግለጫ ላይ ይታያሉ። ኩርባዎች a-b እና d-c = isochoric ሂደቶች (ቋሚ መጠን)። ኩርባዎች b-c እና a-d = isobaric ሂደቶች (ቋሚ ግፊት)። በሂደቱ a-b ውስጥ፣ 600 የሙቀት ጁሎች (Q) ወደ ስርዓቱ ተጨምረዋል። በሂደቱ b-c ውስጥ፣ 800 የሙቀት ጁሎች (Q) ወደ ስርዓቱ ተጨምረዋል። ይወስኑ፡
ሀ) በሂደቶች ውስጥ የውስጥ ኃይል ለውጦች ሀ-ለ
ለ) በ a-b-c ሂደት ውስጥ የውስጥ ኃይል ለውጦች
ሐ) በ a-d-c ሂደት ውስጥ የተጨመረው አጠቃላይ ሙቀት
P1 = 2x105 ፓ = 2 x 105 N / m2
P2 = 4x105 ፓ = 4 x 105 N / m2
V1 = 2 ሊትር = 2 ዲሜ3 = 2x10.3 m3
V2 = 4 ሊትር = 2 ዲሜ3 = 4x10.3 m3
ውይይት
ሀ) በሂደቶች ውስጥ የውስጥ ኃይል ለውጦች ሀ-ለ
በ a-b ሂደት ውስጥ፣ 600 J የሙቀት መጠን ወደ ስርዓቱ ይጨመራል። የ a-b ሂደት የኢሶቾሪክ ሂደት ነው (ቋሚ መጠን)። በኢሶቾሪክ ሂደት ውስጥ፣ ወደ ስርዓቱ የሚጨመረው ሙቀት የስርዓቱን ውስጣዊ ኃይል ብቻ ይጨምራል። ስለዚህ፣ የሙቀት አስተዋፅዖ ከተቀበለ በኋላ በስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ላይ የሚኖረው ለውጥ፡
ΔU = Q
ΔU = 600 ጄ
ለ) በ a-b-c ሂደት ውስጥ የውስጥ ኃይል ለውጦች
ሂደት a-b = isochoric ሂደት (ቋሚ መጠን)። በሂደት a-b፣ 600 J ሙቀት ተጨምሯል።
ወደ ስርዓቱ። ድምጹ ቋሚ ስለሆነ፣ ስርዓቱ ምንም አይነት ስራ አይሰራም።
ሂደት ለ-c = የኢሶባሪክ ሂደት (ቋሚ ግፊት)። በሂደቱ ለ-c፣ 800 የሙቀት ጁሎች (Q) ወደ ስርዓቱ ይጨመራሉ። በኢሶባሪክ ሂደት ውስጥ ስርዓቱ ስራ መስራት ይችላል። ስርዓቱ በሂደት ለ-c (ኢሶባሪክ ሂደት) ውስጥ የሚሰራው የስራ መጠን፡
ወ = ፒ (ቪ)2 - ቪ1) ---- የማያቋርጥ ግፊት
ወ = ፒ2 (V2 - ቪ1)
ወ = 4 x 105 N / m2 (4x10).3 m3 - 2 x 10.3 m3)
ወ = 4 x 105 N / m2 (2x10).3 m3)
ወ = 8 x 102 ዬሉል
ወ = 800 ጁል
በ a-b-c ሂደት ውስጥ ወደ ስርዓቱ የተጨመረው አጠቃላይ ሙቀት፡
Q ድምር = Q ab + Q bc
ጠቅላላ Q = 600 J + 800 J
ጠቅላላ Q = 1400 ጁል
በ a-b-c ሂደት ውስጥ ስርዓቱ ያከናወነው አጠቃላይ ስራ፡
ጠቅላላ ድምር = W ab + W bc
ጠቅላላ ድምር = 0 + 0 bc
ጠቅላላ ደብሊው = 0 + 800 ጁል
ጠቅላላ ዋ = 800 ጁል
በ a-b-c ሂደት ውስጥ በስርዓቱ ውስጥ ያለው የኃይል ለውጥ የሚከተለው ነው፡
ΔU = Q − W
ΔU = 1400 J − 800 J
ΔU = 600 ጄ
በሂደት ላይ ባለው የውስጥ ኃይል ለውጥ a-b-c = 600 J
ሐ) በ a-d-c ሂደት ውስጥ የተጨመረው አጠቃላይ ሙቀት
በስርዓቱ ውስጥ የተጨመረው አጠቃላይ ሙቀት በሚከተለው ቀመር ማግኘት ይቻላል፡
ΔU = Q − W
Q = ΔU + W
በ a-d-c ሂደት ውስጥ የተጨመረው አጠቃላይ ሙቀት = በ a-d-c ሂደት ውስጥ የውስጥ ኃይል ለውጥ + በ a-d-c ሂደት ውስጥ የተከናወነው አጠቃላይ ስራ።
ሙቀትና ሥራ በስርዓቱና በአካባቢው መካከል ያለውን የኃይል ዝውውር ውስጥ ይሳተፋሉ፣ ለውጦች ደግሞ በ ውስጣዊ ኃይል በስርዓቱ እና በአካባቢው መካከል የኃይል ዝውውር ውጤት ነው። ስለዚህ፣ ለውጦች ውስጣዊ ኃይል በኢነርጂ ዝውውር ሂደት ላይ የተመሰረተ አይደለም። በተቃራኒው፣ ሙቀትና ሥራ በሂደቱ ላይ በእጅጉ ጥገኛ ናቸው። በኢሶቾሪክ ሂደት (ቋሚ የስርዓት መጠን)፣ የኃይል ዝውውር በሙቀት መልክ ብቻ ነው፣ ነገር ግን ሥራ አይደለም። በኢሶባሪክ ሂደት (ቋሚ ግፊት)፣ የኃይል ሽግግር ሙቀትንም ሆነ ሥራን ያካትታል። ምንም እንኳን ከሂደቱ ነፃ ቢሆንም፣ የውስጥ ኃይል ለውጥ በስርዓቱ የመጀመሪያ እና የመጨረሻ ሁኔታዎች ላይ የተመሰረተ ነው። የመጀመሪያ እና የመጨረሻ ሁኔታዎች አንድ ከሆኑ፣ የውስጥ ኃይል ለውጥ ሁልጊዜ ተመሳሳይ ነው፣ ምንም እንኳን የተሳተፉት ሂደቶች የተለያዩ ቢሆኑም።
ከላይ ባለው ግራፍ ላይ የ a-b-c ሂደት የመጀመሪያ ሁኔታ እና የመጨረሻ ሁኔታ = የ a-d-c ሂደት የመጀመሪያ ሁኔታ እና የመጨረሻ ሁኔታ። ስለዚህ፣ በ a-d-c ሂደት ውስጥ ያለው የውስጥ ኃይል ለውጥ = 600 J።
በ a-d-c ሂደት ውስጥ የተከናወነው ጠቅላላ ሥራ (W) = W በ a-d ሂደት ውስጥ + W በ d-c ሂደት ውስጥ።
የ a-d ሂደት የኢሶባሪክ ሂደት (የማያቋርጥ ግፊት) ሲሆን የ d-c ሂደት ደግሞ የኢሶኮሪክ ሂደት (የማያቋርጥ መጠን) ነው። መጠኑ ቋሚ ስለሆነ በ d-c ሂደት ውስጥ ምንም አይነት ስራ አይከናወንም። በመጀመሪያ፣ በ a-d ሂደት ውስጥ የተሰራውን ስራ እናሰላለን።
ደብሊው አድ = ፒ (ቪ)2 - ቪ1)
ደብሊው አድ = ፒ1 (V2 - ቪ1)
ዋድ አድ = 2 x 105 N / m2 (4x10).3 m3 - 2 x 10.3 m3)
ዋድ አድ = 2 x 105 N / m2 (2x10).3 m3)
ዋድ አድ = 4 x 102 ዬሉል
W ad = 400 Joule
W ድምር = W በሂደት ላይ a‐d + W በሂደት ላይ d‐c
ጠቅላላ ደብሊው = 400 ጁል + 0
ጠቅላላ ዋ = 400 ጁል
ስለዚህ፣ በ a-d-c ሂደት ውስጥ የሚጨመረው የሙቀት መጠን፡
Q = ΔU + W
Q = 600 J + 400 J
Q = 1000 J
ምሳሌ ጥያቄ 3፡
1 ሊትር ውሃ በ1 atm ግፊት ሲፈላ ወደ 1671 ሊትር የእንፋሎት መጠን ይቀየራል። የውስጣዊ ኃይል ለውጥ እና ውሃው ሲተን የሚያደርገውን የሥራ መጠን ይወስኑ… (የውሃ ትነት ሙቀት = LV = 22,6x105 ጄ/ኪ.ግ)
ውይይት
የውሃ ጥግግት = 1000 ኪ.ግ/ሜ 23
LV = 22,6x105 ጄ/ኪ.ግ
P = 1 atm = 1,013 x 105 ፓ = 1,013 x 105 N / m2
V1 = 1 ሊትር = 1 ዲሜ3 = 1x10.3 m3 (የውሃ መጠን)
V2 = 1671 ሊትር = 1671 ዲሜ3 = 1671x10.3 m3 (የእንፋሎት መጠን)
ሀ) የውስጥ ኃይል ለውጦች
የውስጥ ኃይል ለውጥ = በውሃ ላይ የሚጨመር ሙቀት - ውሃ ሲተን የሚሰራ ስራ። በመጀመሪያ፣ በውሃ ላይ የሚጨመረውን ሙቀት (Q) እናሰላ...
Q = mL V
የውሃ ብዛት (ሜ)?
የውሃ ጥግግት = የውሃ ክብደት / የውሃ መጠን
የውሃ ብዛት (ሜ) = (የውሃ ጥግግት)(የውሃ መጠን)
የውሃ ብዛት (ሜ) = (1000 ኪ.ግ/ሜ3)(1 x 10.3 m3)
የውሃ ብዛት (ሜ) = (1000 ኪ.ግ/ሜ3)(0,001 ሜትር3)
የውሃ ክብደት (ሜ) = 1 ኪ.ግ
Q = (1 ኪ.ግ)(22,6 x 10)5 ጄ/ኪ.ግ)
Q = 22,6 x 105 J
ውሃው ሲተን የሚያደርገውን ስራ (W) አስሉ። ውሃ መፍላት የሚከሰተው በቋሚ ግፊት (ኢሶባሪክ ሂደት) ነው።
ወ = ፒ (ቪ)2 - ቪ1)
ወ = 1,013 x 105 N / m2 (1671x10).3 m3 - 1 x 10.3 m3)
ወ = 1,013 x 105 N / m2 (1670x10).3 m3)
ወ = 1691,71 x 102 ዬሉል
ወ = 1,7 x 105 ዬሉል
በውሃ ውስጥ የኃይል ለውጦች;
ΔU = Q − W
ΔU = 22,6 x 105 ጄ − 1፣ 7 x 105 J
ΔU = 20,9 x 105 J
ΔU = 21 x 105 J
21 x 105 በውሃው ላይ የተጨመረው ሙቀት ውስጣዊ ጉልበቱን ለመጨመር ይጠቅማል (ውሃውን ፈሳሽ በሚይዙት ሞለኪውሎች መካከል ያለውን ማራኪ ኃይል ማሸነፍ)። በሌላ አነጋገር፣ 21 x 105 ጄ ውሃ ወደ እንፋሎት ለመቀየር ያገለግላል። ውሃው ወደ እንፋሎት ሲቀየር፣ 1,7 x 105 የቀረው ጄ ለስራ ይውላል።
ምሳሌ ጥያቄ 4፡
በሲሊንደር ውስጥ 1 ሞል ጋዝ በፍጥነት በአዳባታዊ መንገድ ይስፋፋል። የጋዝ የመጀመሪያ የሙቀት መጠን 1000 ኪ.ሜ ነው። ከተስፋፋ በኋላ የጋዝ ሙቀት ወደ 500 ኪ.ሜ ይቀንሳል። በጋዙ የተሰራውን ስራ ይወስኑ... ውይይት
የጋዝ መስፋፋት የሚከሰተው በአዲያባቲክ ነው። በአዲያባቲክ ሂደት ውስጥ ምንም ሙቀት ወደ ስርዓቱ አይገባም ወይም አይወጣም። ስለዚህ፣ በጋዙ የተሰራው ስራ = በጋዙ ውስጣዊ ኃይል ላይ ያለው ለውጥ። በሂሳብ፣ ይህ እንደሚከተለው ተጽፏል፡
ΔU = Q − W ወይም W = Q − Δ U → Q = 0
ወ = 0 − ΔU
ወ = − ΔU
ተስማሚ የጋዝ ውስጣዊ የኃይል እኩልታን በመጠቀም የጋዝ ውስጣዊ ኃይል ለውጥን ማስላት እንችላለን፡
ΔU = U መጨረሻ – U መጀመሪያ
ΔU = 3/2 nR (የመጨረሻው T - የመጀመሪያ T)
ΔU = 3/2 (1 ሞል) (8,315 ጄ/ሞል.ኬ) (500 ኪ - 1000 ኪ)
ΔU = 3/2 (1 ሞል) (8,315 ጄ/ሞል.ኬ) (-500 ኪ)
ΔU = ‐6236,25 ጄ
ስለዚህ፣ በጋዙ የሚሰራው ስራ መጠን፡
ወ = − ΔU
ወ = − ( − 6236 , 25 J )
ወ = 6236 , 25 ጄ
