በቴርሞዳይናሚክስ ሂደቶች ውስጥ የተከናወኑ ስራዎች - ችግሮች እና መፍትሄዎች

በቴርሞዳይናሚክስ ሂደቶች ውስጥ የተከናወኑ ስራዎች - ችግሮች እና መፍትሄዎች

1. ከታች ባለው ግራፍ ላይ እንደሚታየው ተስማሚ ጋዝ ከክፍለ ሀገር 1 ወደ ክፍለ ሀገር 2 ይጨመቃል። በጋዙ የተሰራውን ስራ ይወስኑ።

መፍትሔ

1 ሊትር = 0.001 ሜ ³

የሚታወቅ፦

ግፊት 1 (P ₁ ) = 10 kPa = 10,000 Pa = 10,000 N/m ²

ግፊት 2 (P2 ₎ = 20 kPa = 20,000 Pa = 20,000 N/ ^m2

ጥራዝ 1 (V1 ₎ = 4 ሊትር = 4 (0.001 ሜ ³ ) = 0.004 ሜ ³

ጥራዝ 2 (V2 ₎ = 10 ሊትር = 10 (0.001 ሜ ³ ) = 0.010 ሜ ³

የሚፈለግ ፡ በጋዙ የተሰራው ስራ (W)

መፍትሔው

ወ = P (V2 _– V1 ₎ + 1/2 ( _P2 – _P1 )( _V2 – _V1 )

ወ = 10,000 (0.010-0.004) + 1/2 (20,000-10,000) (0.010-0.004)

ወ = 10,000 (0.006) + 1/2 (10,000) (0.006)

ወ = 10 (6) + 1/2 (10) (6)

ወ = 60 + 1/2 (60)

ወ = 60 + 30

ወ = 90 ጁል

2. ከዚህ በታች ባለው ግራፍ ላይ እንደሚታየው በጋዝ ሂደት ውስጥ በአቢሲዳ የተሰራውን ስራ ይወስኑ።

የሚታወቅ፦

ግፊት 1 (ፒ)₁) = 1 x 10⁵ ፓ = 1 x 10⁵ N / m²

ግፊት 2 (P2 ₎ = 3 x 10 ⁵ Pa = 3 x 10 ⁵ N/ ^m2

ጥራዝ 1 (V1 ₎ = 2 ሜትር ³

ጥራዝ 2 (V2 ₎ = 4 ሜትር ³

ተፈላጊ ፡ ስራ (ወ)

መፍትሔው

በጋዝ የተሰራው ስራ = አራት ማዕዘን ቅርጽ ያለው abcd አካባቢ።

ወ = (P ₂ – P ₁ )(V ₂ – V ₁ )

ወ = (3 x 10 ⁵ – 1 x 10 ⁵ )(4 – 2)

ወ = (2 x 10 ⁵ )(2)

ወ = 4 x 10 ⁵ ጁል

ወ = 400,000 ጁል

ደብሊው = 400 ኪ.ጁ

3. በጋዝ ሂደት ውስጥ ABCA የተሰራውን ስራ ይወስኑ።

የሚታወቅ፦

ግፊት 1 (ፒ)₁) = 1 N/m²

ግፊት 2 (P2 ₎ = 7 N/ ^m2

ጥራዝ 1 (V1 ₎ = 1 ሜትር ³

ጥራዝ 2 (V2 ₎ = 5 ሜትር ³

ተፈላጊ ፡ ስራ (ወ)

መፍትሔው

በጋዝ የተሰራው ስራ = የሶስት ማዕዘን ABC አካባቢ

ወ = ½ (P ₂ – P ₁ )(V ₂ – V ₁ )

ወ = ½ (7-1)(5-1)

ወ = ½ (6)(4)

ወ = ½ (24)

ወ = 12 ጁል

1. በቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ የሥራ ትርጉም ምንድን ነው?
   • መልስ: በቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ፣ ሥራ ማለት በስርዓቱ እና በአካባቢው መካከል ባለው የሙቀት ልዩነት ምክንያት ያልሆነ ወደ ወይም ወደ ስርዓት የሚተላለፍ የኃይል ሽግግር ማለት ነው።
2. ሥራ ከቴርሞዳይናሚክ ሂደት የግፊት-መጠን (PV) ዲያግራም ጋር እንዴት ይዛመዳል?
   • መልስ: በPV ዲያግራም ውስጥ፣ በሂደቱ ወቅት በሲስተም ወይም በሲስተም ላይ የሚሠራው ሥራ በሂደቱ ኩርባ ስር ባለው ቦታ ይወከላል። ጋዞችን ለሚያካትቱ ሂደቶች፣ ሥራው ብዙውን ጊዜ በP dV ውህደት ይሰጣል፣ P ደግሞ ግፊት ሲሆን dV ደግሞ በመጠን ልዩነት ለውጥ ነው።
3. በኢሶኮሪክ ሂደት ወቅት የሚሠራው ሥራ ምንድን ነው?
   • መልስ: የኢሶቾሪክ ሂደት የሚከሰተው በቋሚ መጠን ነው። የመጠን ለውጥ ስለሌለ፣ በኢሶቾሪክ ሂደት ወቅት የሚሠራው ሥራ ዜሮ ነው።
4. በኢሶባሪክ (ቋሚ ግፊት) መስፋፋት ውስጥ የሚሠራው ሥራ ተስማሚ ጋዝ ከሚሠራው ኢሶተርማል (ቋሚ የሙቀት መጠን) መስፋፋት እንዴት ይለያል?
   • መልስ: በኢሶባሪክ መስፋፋት ውስጥ፣ ስራው የሚሰላው እንደሚከተለው ነው $W=P\times \Delta V$, P ቋሚ ግፊት ሲሆን $\Delta V$ የመጠን ለውጥ ነው። ተስማሚ የሆነ ጋዝ ኢሶተርማል ለማስፋት፣ ስራው በእኩልታ በመጠቀም ሊሰላ ይችላል። W=nRTln(Vf/Vi​​​), n የሞሎች ብዛት ሲሆን፣ R ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚ ነው፣ እና Vf​ ና Vi​ የመጨረሻዎቹ እና የመጀመሪያ ጥራዞች በቅደም ተከተል ናቸው።
5. የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ በሥራና በኢነርጂ ረገድ ምን ጠቀሜታ አለው?
   • መልስ: የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ሕግ እንደሚገልጸው የአንድ ስርዓት ውስጣዊ ኃይል ለውጥ ስርዓቱ በአካባቢው ላይ ከሚያከናውነው ሥራ ሲቀነስ በስርዓቱ ላይ ከተጨመረው ሙቀት ጋር እኩል ነው። የኢነርጂ ጥበቃ መርህን ይወክላል።
6. በ PV ዲያግራም ላይ ለሚደረግ የዑደት ሂደት፣ የተዘጋው ቦታ ምንን ይወክላል?
   • መልስ: በ PV ዲያግራም ላይ ለሚደረግ የዑደት ሂደት፣ የተዘጋው ቦታ በአንድ ዑደት ወቅት በስርዓቱ ወይም በስርዓቱ ላይ የተከናወነውን የተጣራ ስራ ይወክላል።
7. በአዲባቲክ ሂደት ውስጥ የሚሠራው ሥራ ከኢሶተርማል ሂደት ለተመቻቸ ጋዝ እንዴት ይለያል?
   • መልስ: በአዲባቲክ ሂደት ውስጥ፣ ከአካባቢው ጋር የሙቀት ልውውጥ የለም፣ ስለዚህ የተሰራው ስራ የጋዝ ውስጣዊ ኃይል ላይ ለውጥ ያስከትላል። ለኢሶተርማል ሂደት፣ የሙቀት መጠኑ ቋሚ ሆኖ ይቆያል፣ እና የሚሰራ ማንኛውም ስራ በእኩል መጠን የሙቀት ዝውውር ሚዛናዊ ይሆናል፣ ስለዚህ በውስጣዊ ኃይል ላይ ምንም ለውጥ የለም።
8. የመጀመሪያ እና የመጨረሻ ሁኔታዎች ተመሳሳይ ቢሆኑም እንኳ በማይቀለበስ ሂደት ውስጥ የሚሠራው ሥራ ከተቀለበሰ ሂደት የተለየ ሊሆን የሚችለው ለምንድን ነው?
   • መልስ: በተገላቢጦሽ ሂደት ውስጥ፣ በመጀመሪያው እና በመጨረሻው ሁኔታዎች መካከል ያለው እያንዳንዱ መካከለኛ ሁኔታ ሚዛናዊ ነው። በማይቀለበስ ሂደት ውስጥ፣ ይህ እንደዚያ አይደለም። በ PV ዲያግራም ላይ የተወሰዱት መንገዶች እና በዚህም ምክንያት የተከናወኑት ስራዎች፣ በሁለቱ የሂደቶች ዓይነቶች መካከል በከፍተኛ ሁኔታ ሊለያዩ ይችላሉ፣ ምንም እንኳን በተመሳሳይ ነጥብ ቢጀምሩም ቢጨርሱም።
9. ተስማሚ ያልሆነ (እውነተኛ) የጋዝ ባህሪ መኖር በቴርሞዳይናሚክ ሂደቶች ውስጥ የሥራ ስሌቶችን እንዴት ይነካዋል?
   • መልስ: ለእውነተኛ ጋዞች፣ ከተመቻቸ ባህሪ የሚለዩ ልዩነቶች በተለይም በከፍተኛ ግፊት ወይም ዝቅተኛ የሙቀት መጠን በስራ ስሌቶች ላይ ልዩነት ሊያስከትሉ ይችላሉ። የቫን ደር ዋልስ እኩልታ ወይም ሌሎች እውነተኛ የጋዝ ሞዴሎች እነዚህን ልዩነቶች ግምት ውስጥ ለማስገባት ጥቅም ላይ መዋል ሊያስፈልጋቸው ይችላል።
10. በስርዓት ላይ የተከናወነው ስራ አሉታዊ ሲሆን ምን ማለት ነው?

• መልስ: በአንድ ስርዓት ላይ የተከናወነው ስራ አሉታዊ ሲሆን፣ ስርዓቱ በአካባቢው ላይ ስራ እየሰራ ነው ማለት ነው። ይህ ብዙውን ጊዜ ጋዝ ከውጭ ግፊት ጋር ሲጋጭ ከሚኖረው መስፋፋት ጋር ይዛመዳል።