የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ - ችግሮች እና መፍትሄዎች

30 የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ - ችግሮች እና መፍትሄዎች

1. 3000 J የሙቀት መጠን ወደ ስርዓቱ ሲጨመር 2500 J የሙቀት መጠን በስርዓቱ ይከናወናል። የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ለውጥ ምንድነው?

የሚታወቅ፦

ሙቀት (Q) = +3000 ጁል

ስራ (ወ) = +2500 ጁል

የሚፈለግ፡ የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ለውጥ

መፍትሔው

የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ እኩልታ

ΔU = QW

የምልክት ስምምነቶች፡-

ሙቀቱ ወደ ስርዓቱ ከተጨመረ Q አዎንታዊ ነው

ስራው በስርዓቱ ከተሰራ W አዎንታዊ ነው

ሙቀት ከስርዓቱ የሚወጣ ከሆነ Q አሉታዊ ነው

በስርዓቱ ላይ ስራ ከተሰራ W አሉታዊ ነው

በስርዓቱ ውስጣዊ የኃይል ለውጥ;

ΔU = 3000-2500

ΔU = 500 ጁል

ውስጣዊ ኃይል በ500 ጁሎች ይጨምራል።

2. 2000 J የሙቀት መጠን ወደ ስርዓቱ ተጨምሮ 2500 J የሚሰራ ስራ በስርዓቱ ላይ ተከናውኗል። የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ለውጥ ምንድነው?

የሚታወቅ፦

ሙቀት (Q) = +2000 ጁል

ስራ (ወ) = -2500 ጁል

የሚፈለግ፡ የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ለውጥ

መፍትሔው

ΔU = QW

ΔU = 2000-(-2500)

ΔU = 2000+2500

ΔU = 4500 ጁል

ውስጣዊ ኃይል በ4500 ጁሎች ይጨምራል።

3. 2000 J የሙቀት መጠን ከስርዓቱ ወጥቶ 2500 J የሙቀት መጠን በስርዓቱ ላይ ተከናውኗል። የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ለውጥ ምንድነው?

የሚታወቅ፦

ሙቀት (Q) = -2000 ጁል

ስራ (ወ) = -3000 ጁል

የሚፈለግ፡ የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ለውጥ

መፍትሔው

ΔU = QW

ΔU = -2000-(-3000)

ΔU = -2000+3000

ΔU = 1000 ጁል

ውስጣዊ ኃይል በ4500 ጁሎች ይጨምራል።

ማጠቃለያ:

- ሙቀት ወደ ስርዓቱ ከተጨመረ የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ይጨምራል

- ሙቀት ከስርዓቱ ከወጣ የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ይቀንሳል

- ስራው በስርዓቱ የሚከናወን ከሆነ የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ይቀንሳል

- ስራው በስርዓቱ ላይ ከተሰራ የስርዓቱ ውስጣዊ ኃይል ይጨምራል ማለት ነው።

4. 400 J ሙቀት ሲጨመር እና ጋዙ ሲሰፋ፣ በአካባቢው ላይ 300 J ስራ ሲሰራ፣ የአንድ ተስማሚ ጋዝ 2 ሞሎች ውስጣዊ ኃይል ለውጥን ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፡ \( \Delta U = Q – W \):
\[ \ዴልታ ዩ = 400 – 300 = 100\, \text{J} \]

5. በአካባቢው ላይ 200 J ሥራ የሚያከናውን እና ውስጣዊ ኃይል 50 J የሚቀየርበት ስርዓት የሙቀት ማስተላለፊያውን ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[ Q = \Delta U + W = 50 + 200 = 250\, \text{J} \]

6. አንድ ስርዓት 600 J ሙቀትን ሲስብ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ150 J ሲጨምር የሚሰራውን ስራ ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
ወ = Q – \ዴልታ U = 600 – 150 = 450\, \text{J}
\]

7. 500 J የሥራ አፈፃፀም እና ውስጣዊ ኃይሉ በ100 J የሚቀንስ ስርዓት የሙቀት ዝውውርን ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
Q = \Delta U + W = (-100) + 500 = 400\, \text{J}
\]

8. 300 J የሙቀት መጠን ሲጠፋ እና በስርዓቱ ላይ 200 J ስራ ሲሰራ የውስጥ ኃይል ለውጥን አስሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
\ዴልታ ዩ = -300 + 200 = -100\, \text{J}
\]

9. በሲስተም ላይ የተከናወነውን ስራ 400 J ሙቀት ሲያጣ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ200 J ሲቀንስ ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
ወ = \ዴልታ ዩ – Q = (-200) – (-400) = 200\, \text{J}
\]

10. የአንድ ስርዓት ውስጣዊ ኃይል በ100 J ሲጨምር እና በስርዓቱ ላይ 50 J ስራ ሲሰራ የሙቀት ዝውውሩን ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
Q = \Delta U + W = 100 + 50 = 150\, \text{J}
\]

11. አንድ ስርዓት 250 J ሙቀትን ሲወስድ እና በአካባቢው ላይ 150 J ስራ ሲያከናውን የውስጥ ኃይል ለውጥን ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
\ዴልታ ዩ = Q – W = 250 – 150 = 100\, \text{J}
\]

12. ስርዓቱ 300 J የሙቀት መጠን ሲያጣ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ100 J ሲቀንስ የሚሰራውን ስራ ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
ወ = Q – \ዴልታ U = -300 – (-100) = -200\, \text{J}
\]

13. በአካባቢው ላይ 400 J የሚሰራ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ150 J የሚጨምር ስርዓት የሙቀት ዝውውርን ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
Q = \Delta U + W = 150 + 400 = 550\, \text{J}
\]

14. 500 J ሙቀት ሲጨመር እና ስርዓቱ በአካባቢው ላይ 300 J ስራ ሲሰራ የውስጥ ኢነርጂ ለውጥን አስሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
\ዴልታ ዩ = Q – W = 500 – 300 = 200\, \text{J}
\]

15. ስርዓቱ 600 J ሙቀትን ሲስብ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ200 J ሲጨምር የሚሰራውን ስራ ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
ወ = Q – \ዴልታ U = 600 – 200 = 400\, \text{J}
\]

16. አንድ ስርዓት 700 J ስራ ሲያከናውን እና ውስጣዊ ኃይሉ በ300 J ሲቀንስ የሙቀት ዝውውሩን ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
Q = \Delta U + W = (-300) + 700 = 400\, \text{J}
\]

17. 800 J የሙቀት መጠን ሲጠፋ እና በስርዓቱ ላይ 400 J ስራ ሲሰራ የውስጥ ኃይል ለውጥን ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
\ዴልታ ዩ = -800 + 400 = -400\, \text{J}
\]

18. በስርዓቱ ላይ የተከናወነውን ስራ ያሰሉት 900 J ሙቀት ሲያጣ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ500 J ሲቀንስ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
ወ = \ዴልታ ዩ – Q = (-500) – (-900) = 400\, \text{J}
\]

19. የአንድ ስርዓት ውስጣዊ ኃይል በ600 J ሲጨምር እና በስርዓቱ ላይ 300 J ስራ ሲሰራ የሙቀት ዝውውሩን ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
Q = \Delta U + W = 600 + 300 = 900\, \text{J}
\]

20. አንድ ስርዓት 700 J ሙቀትን ሲወስድ እና በአካባቢው ላይ 350 J ስራ ሲያከናውን የውስጥ ኃይል ለውጥን ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
\ዴልታ ዩ = Q – W = 700 – 350 = 350\, \text{J}
\]

21. ስርዓቱ 800 J ሙቀት ሲያጣ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ400 J ሲቀንስ የሚሰራውን ስራ ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
ወ = Q – \ዴልታ U = -800 – (-400) = -400\, \text{J}
\]

22. አንድ ስርዓት በአካባቢው ላይ 900 J ስራ ሲሰራ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ450 J ሲጨምር የሙቀት ዝውውሩን ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
Q = \Delta U + W = 450 + 900 = 1350\, \text{J}
\]

23. 1000 J የሙቀት መጠን ሲጨመር እና ስርዓቱ በአካባቢው ላይ 500 J ስራ ሲሰራ የውስጥ ኃይል ለውጥን ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
\ዴልታ ዩ = Q – W = 1000 – 500 = 500\, \text{J}
\]

24. ስርዓቱ 1100 J ሙቀትን ሲስብ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ550 J ሲጨምር የሚሰራውን ስራ ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
ወ = Q – \ዴልታ U = 1100 – 550 = 550\, \text{J}
\]

25. አንድ ስርዓት 1200 J ሥራ ሲያከናውን እና ውስጣዊ ኃይሉ በ600 J ሲቀንስ የሙቀት ዝውውሩን ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
Q = \Delta U + W = (-600) + 1200 = 600\, \text{J}
\]

26. 1300 J የሙቀት መጠን ሲጠፋ እና በስርዓቱ ላይ 650 J ስራ ሲሰራ የውስጥ ኃይል ለውጥን አስሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
\ዴልታ ዩ = -1300 + 650 = -650\, \text{J}
\]

27. በስርዓቱ ላይ የተከናወነውን ስራ 1400 J የሙቀት መጠን ሲያጣ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ700 J ሲቀንስ ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
ወ = \ዴልታ ዩ – Q = (-700) – (-1400) = 700\, \text{J}
\]

28. የአንድ ስርዓት ውስጣዊ ኃይል በ800 J ሲጨምር እና በስርዓቱ ላይ 400 J ስራ ሲሰራ የሙቀት ዝውውሩን ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
Q = \Delta U + W = 800 + 400 = 1200\, \text{J}
\]

29. አንድ ስርዓት 1500 J ሙቀትን ሲወስድ እና በአካባቢው ላይ 750 J ስራ ሲያከናውን የውስጥ ኃይል ለውጥን ይወስኑ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
\ዴልታ ዩ = Q – W = 1500 – 750 = 750\, \text{J}
\]

30. ስርዓቱ 1600 J የሙቀት መጠን ሲያጣ እና ውስጣዊ ኃይሉ በ800 J ሲቀንስ የሚሰራውን ስራ ያሰሉ።
መፍትሄ፡
የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ በመጠቀም፦
\[
ወ = Q – \ዴልታ U = -1600 – (-800) = -800\, \text{J}
\]

እነዚህ ችግሮች እና መፍትሄዎች የተነደፉት የመጀመሪያውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ አጠቃላይ ግንዛቤ ለመስጠት ሲሆን ይህም የተዘጋ ስርዓት ውስጣዊ የኃይል ለውጥ በስርዓቱ ላይ ከተጨመረው ሙቀት ጋር እኩል ነው፣ ይህም ስርዓቱ ከሚሰራው ስራ በስተቀር።