Termodinamika - problemlər və həllər
Termodinamikanın birinci qanunu
1. Aşağıdakı PV qrafikinə əsasən, I prosesində qazın gördüyü işin II prosesində qazın gördüyü işə nisbəti nə qədərdir ?
Məlumdur:
Proses 1:
Təzyiq (P) = 20 N/ m2
İlkin həcm (V1 ) = 10 litr = 10 dm3 = 10 x 10 -3 m3
Son həcm (V2 ) = 40 litr = 40 dm3 = 40 x 10 -3 m3
Proses 2:
Proses (P) = 15 N/ m2
İlkin həcm (V1 ) = 20 litr = 20 dm3 = 20 x 10 -3 m3
Son həcm (V2 ) = 60 litr = 60 dm3 = 60 x 10 -3 m3
İstənilən: Qazın gördüyü işin nisbəti
Həll yolu:
Qazın bu prosesdə gördüyü iş:
W = P ΔV = P (V 2 –V 1 ) = (20)(40-10)(10 -3 m 3 ) = (20)(30)(10 -3 m 3 ) = (600)(10 -3 m 3 ) = 0.6 m 3
II prosesdə qazın gördüyü iş:
W = P ΔV = P (V 2 –V 1 ) = (15)(60-20)(10 -3 m 3 ) = (15)(40)(10 -3 m 3 ) = (600)(10 -3 m 3 ) = 0.6 m 3
Qazın I və II proseslərdə gördüyü işin nisbəti:
0.6 m 3 : 0.6 m 3
1: 1
2.
Aşağıdakı qrafikə əsasən, AB prosesində helium qazının gördüyü iş nə qədərdir?
Məlumdur:
Təzyiq (P) = 2 x 10 5 N/m 2 = 2 x 10 5 Paskal
İlkin həcm (V 1 ) = 5 sm 3 = 5 x 10 -6 m 3
Son həcm (V2 ) = 15 sm3 = 15 x 10 -6 m3
Axtarılır: AB prosesində qazla görülən iş
Həll yolu:
W = ∆P ∆V
W = P ( V2 – V1 )
Q = (2 x 10 5 )(15 x 10 -6 – 5 x 10 -6 )
Q = (2 x 10 5 )(10 x 10 -6 ) = (2 x 10 5 )(1 x 10 -5 )
W = 2 Coul
3.
Aşağıdakı qrafikə əsasən, AB prosesində görülən iş nədir?
Məlumdur:
İlkin təzyiq (P1 ) = 4 Pa = 4 N/ m2
Son təzyiq (P2 ) = 6 Pa = 6 N/ m2
İlkin həcm (V1 ) = 2 m3
Son həcm (V2 ) = 4 m3
Axtarılır: görülən iş Mən ab emal edirəm
Həll yolu:
Qazın gördüyü iş = ab əyrisi altındakı sahə
W = üçbucağın sahəsi + düzbucaqlının sahəsi
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Coul
4. Aşağıdakı qrafikə əsasən, ABCA prosesində görülən iş nədir.
Həll yolu:
İş (W) = ABC üçbucağının sahəsi
W = ½ (20-10)(6 x 10 5 – 2 x 10 5 )
W = ½ (10)(4 x 10 5 )
W = (5)(4 x 10 5 )
Q = 20 x 10 5
W = 2 x 10 6 Coul
5. Mühərrik yüksək temperaturda 2000 Coul istilik udur və aşağı temperaturda 1200 Coul istilik buraxır. Mühərrikin səmərəliliyi nə qədərdir?
Məlumdur:
İstilik girişi (QH ) = 2000 Coul
İstilik çıxışı (Q L ) = 1200 Coul
Mühərrikin gördüyü iş (W) = 2000 – 1200 = 800 Coul
İstənilən: səmərəlilik (e)
Həll yolu:
e = W / Q H
e = 800/2000
e = 0.4 x 100%
e = 40%
6. Mühərrik 960 Kelvində istiliyi udur və 576 Kelvində istiliyi buraxır. Mühərrikin səmərəliliyi nədir?
Məlumdur:
Yüksək temperatur (T H ) = 960 K
Aşağı temperatur (T L ) = 576 K
İstənilən: səmərəlilik (e)
Həll yolu:
Carnot mühərrikinin səmərəliliyi = 0.4 x 100% = 40%
7. Aşağıdakı qrafikə əsasən, mühərrikin gördüyü iş 6000 Couldur. Mühərrikin hər dairədə buraxdığı istilik nə qədərdir?
Məlumdur:
İş (W) = 6000 Joule
Yüksək temperatur (T H ) = 800 Kelvin
Aşağı temperatur (T L ) = 300 Kelvin
İstənilən: mühərrik tərəfindən buraxılan istilik
Həll yolu :
Carnot (ideal) səmərəliliyi:
Carnot mühərriki tərəfindən udulan istilik:
W = e Q 1
6000 = (0.625) Q 1
Q 1 = 6000 / 0.625
S 1 = 9600
Carnot mühərriki tərəfindən buraxılan istilik:
S 2 = S 1 – Q
S 2 = 9600 – 6000
Q 2 = 3600 Coul
8. Carnot mühərrikinin səmərəliliyi 40%-dir. Əgər istilik 727°C-də udulursa, onda aşağı temperatur nədir.
Məlumdur:
Səmərəlilik (e) = 40% = 40/100 = 0.4
Yüksək temperatur (T H ) = 727 o C + 273 = 1000 K
İstənilən: Aşağı temperatur
Həll yolu:
T L = 600 Kelvin – 273 = 327 o C
9. Aşağıdakı qrafikə əsasən, mühərrik 800 C istilik udursa, mühərrikin gördüyü iş nədir?
Məlumdur:
Yüksək temperatur (T H ) = 600 Kelvin
Aşağı temperatur (T L ) = 250 Kelvin
İstilik girişi (Q1 ) = 800 Coul
Axtarılır: İş (Q)
Həll yolu:
Carnot mühərrikinin səmərəliliyi:
İş mühərrik tərəfindən görüldü:
W = e Q 1
W = (7/12)(800 Coul)
W = 466.7 Coul
10. Carnot mühərrikinin yüksək temperaturu 600 K-dir. Əgər mühərrik 600 C istilik udursa və aşağı temperatur 400 K-dirsə, mühərrikin gördüyü iş nədir?
Məlumdur:
Aşağı temperatur (T L ) = 400 K
Yüksək temperatur (T H ) = 600 K
İstilik girişi (Q1 ) = 600 Coul
Axtarılır: İş Carnot mühərriki (W) tərəfindən görülüb
Həll yolu:
Carnot mühərrikinin səmərəliliyi:
İş Carnot mühərriki tərəfindən görülmüşdür:
W = e Q 1
W = (1/3)(600) = 200 Coul
- Termodinamikanın əsas diqqət mərkəzində nədir? CavabTermodinamika, xüsusən də tarazlıq vəziyyətindəki sistemlərdə enerjinin, onun çevrilmələrinin və maddə ilə əlaqəsinin öyrənilməsinə diqqət yetirir.
- Termodinamikanın sıfırıncı qanunu temperaturla necə əlaqəlidir? CavabSıfır qanunu bildirir ki, əgər iki sistem üçüncü sistemlə istilik tarazlığındadırsa, onda onlar bir-biri ilə istilik tarazlığındadırlar. Bu, istilik tarazlığında olan bütün sistemlər üçün eyni olan temperatur adlanan bir xüsusiyyətin mövcudluğunu nəzərdə tutur.
- Termodinamikanın birinci qanunu nəyi təsvir edir? CavabEnerjinin qorunması qanunu kimi də tanınan birinci qanunda enerjinin yaradıla və ya məhv edilə bilməyəcəyi, yalnız bir formadan digərinə çevrilə biləcəyi bildirilir. Qapalı sistemdə daxili enerjinin dəyişməsi sistemə əlavə edilən istiliyin sistem tərəfindən ətraf mühit üzərində görülən işdən çıxılmasına bərabərdir.
- Termodinamikanın ikinci qanunu təbii proseslərin istiqamətini anlamaq üçün nə üçün vacibdir? Cavabİkinci qanunda deyilir ki, təcrid olunmuş sistemin entropiyası (və ya nizamsızlığı) həmişə artır və ya sabit qalır. Bu qanun, enerjinin mane olmadığı təqdirdə öz-özünə dağıldığını, təbii proseslərə istiqamət verdiyini və mahiyyət etibarilə müəyyən proseslərin niyə öz-özünə baş verdiyini, digərlərinin isə baş vermədiyini izah etdiyini göstərir.
- Entropiya nədir və onun sistemdəki nizamsızlıqla necə əlaqəsi var? CavabEntropiya, iş görmək üçün əlçatmaz olan bir sistemdə enerji miqdarının ölçüsüdür. O, həmçinin tez-tez sistemin nizamsızlığının və ya təsadüfiliyinin ölçüsü kimi təsvir olunur. Ümumiyyətlə, daha yüksək entropiya daha böyük nizamsızlığa və ya təsadüfiliyə uyğun gəlir.
- Termodinamikanın üçüncü qanunu mütləq sıfırda mükəmməl kristalın entropiyasını necə təsvir edir? CavabÜçüncü qanuna görə, mütləq sıfır temperaturunda (0 Kelvin) mükəmməl kristalın entropiyası tam olaraq sıfıra bərabərdir. Bu o deməkdir ki, bu temperaturda sistem mükəmməl nizamlıdır.
- Niyə istilik soyuq cisimdən isti cisimə təkbaşına axmır? CavabBu davranış termodinamikanın ikinci qanununun nəticəsidir. Əgər istilik daha soyuq bir cisimdən daha isti bir cismə kortəbii şəkildə axsaydı, bu, sistemin ümumi entropiyasının azalmasına səbəb olardı ki, bu da təbii proseslər tərəfindən dəstəklənmir.
- Termodinamikada təcrid olunmuş, qapalı və açıq sistemlər arasındakı fərq nədir? CavabTəcrid olunmuş bir sistem ətraf mühitlə enerji və ya maddə mübadiləsi aparmır. Qapalı bir sistem enerji mübadiləsi apara bilər, lakin ətraf mühitlə fərqi yoxdur. Açıq bir sistem ətraf mühitlə həm enerji, həm də maddə mübadiləsi apara bilər.
- Termodinamikada "iş" anlayışı gündəlik istifadədən nə ilə fərqlənir? CavabTermodinamikada "iş" enerji ötürülməsi prosesinə aiddir, burada cisimə tətbiq olunan qüvvələr onu qüvvəyə paralel istiqamətdə hərəkət etdirir. Məsələn, qaz porşenə qarşı genişləndikdə, porşen üzərində işləyir. Bu, "iş" sözünün gündəlik istifadəsindən daha spesifik tərifdir və sadəcə hər hansı bir tapşırıq və ya fəaliyyət mənasını verə bilər.
-
Karno dövrü nədir və termodinamikada nə üçün əhəmiyyətlidir? Cavab : Karno dövrü, istənilən klassik termodinamik mühərrikin istiliyin işə çevrilməsi (və ya əksinə) zamanı əldə edə biləcəyi səmərəliliyin yuxarı həddini təmin edən ideallaşdırılmış termodinamik dövrdür. Bu, mühərrikin işlədiyi istilik anbarlarının temperaturuna əsaslanan əsas səmərəlilik həddini təyin etdiyi üçün əhəmiyyətlidir.
