3 أمثلة على أسئلة حول تطبيق القانون الأول للديناميكا الحرارية في العمليات متساوية الحجم (الحجم الثابت)
1. رسم بياني يوضح العلاقة بين الضغط (P) والحجم (V) لغاز يخضع لعملية متساوية الحجم. الشغل المبذول من قبل الغاز في العملية AB هو...
مناقشة
العملية AB = عملية متساوية الحجم (حجم ثابت). عند الحجم المتساوي، لا يتغير حجم الغاز (وحجم الفراغ)، لذلك لا يبذل الغاز أي شغل.
2. ثلاثة مولات من غاز أحادي الذرة عند درجة حرارة 47oج والضغط 2 × 105 يخضع باسكال لعملية متساوية الحجم حتى يرتفع الضغط إلى 3 × 105 باسكال. التغير في الطاقة الداخلية للغاز هو... ثابت الغازات العام (R) = 8,315 جول/مول.كلفن
مناقشة
معروف :
درجة الحرارة الابتدائية (T)1) = 47oج + ٢٧٣ = ٢٩٣ كلفن
الضغط الأولي (P)1) = 2 × 105 Pa
الضغط النهائي (P)2) = 3 × 105 Pa
ثابت الغازات العام (R) = 8,315 جول/مول.كلفن
عدد المولات (ن) = 3
سأل تغيرات الطاقة في الغاز
جواب :
في عملية متساوية الحجم، يظل الحجم ثابتًا بحيث لا يتم بذل أي شغل بواسطة الغاز (W = 0).
القانون الأول للديناميكا الحرارية :
استنادًا إلى اشتقاق هذه الصيغة، يُستنتج أنه في عملية متساوية الحجم، تؤدي الحرارة المضافة إلى النظام (Q) إلى زيادة طاقته الداخلية (U). وعلى العكس، تؤدي الحرارة المنبعثة من النظام إلى انخفاض طاقته الداخلية. ما مقدار التغير في الطاقة الداخلية للغاز؟ يُحسب التغير في الطاقة الداخلية للغاز باستخدام صيغة الطاقة الداخلية الموضحة أدناه.
الطاقة في الغاز :
من أجل حساب التغير في الطاقة الداخلية، يجب معرفة درجة الحرارة النهائية (T).2احسب T2 باستخدام صيغة قانون جاي-لوساك.
قانون جاي-لوساك (متساوي الحجم/حجم ثابت) :
احسب التغير في طاقة الغاز:
التغير في الطاقة الداخلية للغاز هو 5986,8 جول.
3. إجمالي 0,2 مول من الغاز أحادي الذرة عند درجة حرارة 27oيوجد الغاز C في وعاء مغلق. كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارته إلى 400 كلفن هي... ثابت الغازات العام (R) = 8,315 جول/مول.كلفن
مناقشة
معروف :
عدد المولات (ن) = 0,2 مول
درجة الحرارة الابتدائية (T)1) = 27oج + ٢٧٣ = ٢٩٣ كلفن
درجة الحرارة النهائية (T)2) = 400 ك
ثابت الغازات العام (R) = 8,315 جول/مول.كلفن
سأل : الحرارة الممتصة (Q)
جواب :
في عملية متساوية الحجم، يظل الحجم ثابتًا بحيث لا يتم بذل أي شغل بواسطة الغاز (W = 0).
القانون الأول للديناميكا الحرارية :
الحرارة الممتصة (Q) = الزيادة في الطاقة الداخلية للغاز (U). يُحسب التغير في الطاقة الداخلية للغاز باستخدام معادلة الطاقة الداخلية الموضحة أدناه.
الطاقة في الغاز :
الحرارة التي يمتصها الغاز = التغير في الطاقة الداخلية = 249,45 جول.
