Прыклады пытанняў па прымяненні першага закона тэрмадынамікі да розных тэрмадынамічных працэсаў (ізабарных, ізатэрмічных, ізахарычных)

11 прыкладаў пытанняў па прымяненні першага закона тэрмадынамікі да розных тэрмадынамічных працэсаў (ізабарных, ізатэрмічных, ізахарычных)

1. Графік ніжэй паказвае тэрмадынамічны цыкл, які адбываецца ў газе. Работа, якую выконвае газ у працэсе ABCD, роўная…

Абмеркаванне
Гэта вядома :
Ціск 1 (P₁) = 2 х 10⁵ Pa
Ціск 2 (P₂) = 4 х 10⁵ Pa
Том 1 (V₁) = 1 м³
Том 2 (V₂) = 3 м³
Спыталі Работа, якую выконвае газ у цыкле ABCD
Джаваб :
Работа, выкананая газам, = плошча прамавугольніка ABCD.
W = (P₂ - П₁)(В₂ - У₁)
W = (4 х 10⁵ - 2 х 10⁵)(3 – 1)
W = (2 х 10⁵)(2)
Ш = 4 х 10⁵ Джоўль
Работа, якую выконвае газ у цыкле ABCD, роўная 4 х 10⁵ Джоўль.

2. Работа, якую выконвае газ у цыкле ABC, роўная…

Абмеркаванне
Гэта вядома :
Ціск 1 (P₁) = 3 х 10⁵ Pa
Ціск 2 (P₂) = 6 х 10⁵ Pa
Том 1 (V₁) = 20 см³ = 20 х 10^-6 m³
Том 2 (V₂) = 60 см³ = 60 х 10^-6 m³
Спыталі Работа, якую выконвае газ у цыкле ABC
Джаваб :
Работа, выкананая газам, = плошча трыкутніка ABCD.
W = ½ (P₂ - П₁)(В₂ - У₁)
W = ½ (6 х 10⁵ - 3 х 10⁵)(60 х 10^-6 - 20 х 10^-6)
W = ½ (3 х 10⁵)(40 х 10^-6)
W = ½ (120 х 10^-1 Джоўль)
W = ½ (12 джоўляў)
Вт = 6 джоўляў
Работа, якую выконвае газ у цыкле ABC, складае 6 джоўляў.

3. Графік залежнасці ціску (P) ад аб'ёму (V) газу ў замкнёнай прасторы. Частка графіка, якая паказвае, як газ выконвае працу над навакольным асяроддзем, — гэта…

Абмеркаванне
Працэс AB і працэс DC з'яўляюцца ізабарнымі працэсамі. Працэс AD і працэс BC з'яўляюцца ізахарычнымі працэсамі.
Газ выконвае працу над навакольным асяроддзем, калі ён пашыраецца такім чынам, што аб'ём прасторы, якую займае газ, павялічваецца (працэс пастаяннага току). Навакольнае асяроддзе выконвае працу над газам, калі газ сціскаецца такім чынам, што аб'ём прасторы, якую займае газ, памяншаецца (працэс BC).

4. Усе ідэальныя газы падвяргаюцца ізахарычнаму працэсу, таму...

А. усе малекулы маюць аднолькавую хуткасць
Б. пры высокіх тэмпературах сярэдняя хуткасць малекул большая
Ціск газу C. застаецца пастаянным
D. газ будзе выканаць працу
Э. не мае ўнутранай энергіі

Абмеркаванне
Ізахарычны = пастаянны аб'ём.
Правільны адказ — Б.

5. Пэўная колькасць ідэальнага газу сціскаецца з дапамогай тэрмадынамічнага працэсу са стану 1 у стан 2, як паказана на наступным графіку PV. Работа, выкананая газам, роўная…

А. -180 Дж

B. -90 Дж

C. -30 Дж

D. 600 000 Дж

Э. 540 000 Дж

Абмеркаванне

1 літр = 0,001 ^м³

Вядома, што :

Ціск 1 (P ₁ ) = 10 кПа = 20 000 Па = 20 000 Н/м ²

Ціск 2 (P ₂ ) = 20 кПа = 20 000 Па = 20 000 Н/м ²

Аб'ём 1 (V1 ₎ = 4 літры = 4 (0,001 м3 ⁾ = 0,004 ^м3

Аб'ём 2 (V ₂ ) = 10 літраў = 10 (0,001 м³ ⁾ = 0,010 ^м³

Пытанне : Работа (Вт), выкананая газам

Адказ:

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

W = 10 000 ( 0,010-0,004) + 1/2 (20 000-10 000) (0,010-0,004)

W = 10 000 (0,006) + 1/2 (10 000) (0,006)

W = 10 000 (6) + 1/2 (10 000) (6)

Ш = 60 + 1/2 (60)

W = 60 + 30

Вт = 90 джоўляў

Правільны адказ — Э.

6. Паглядзіце на дыяграму фотаэлектрычных элементаў збоку!

Работа, якая выконваецца ў тэрмадынамічным працэсе за адзін цыкл, роўная…

А. 100 кДж

B. 200 кДж

каля 300 кДж

D. 400 кДж

Э. 600 кДж

Абмеркаванне

Вядома, што :

Ціск 1 (P² ₎ = 1 x 10⁶ ^Па = 1 x 10⁶ ^Н / ^м²

Ціск 2 (P² ₎ = 3 x 10⁶ ^Па = 3 x 10⁶ ^Н / ^м²

Аб'ём 1 (V ₁ ) = 2 м ³

Аб'ём 2 (V ₂ ) = 4 м ³

Пытанне : Выкананая праца (Вт).

Адказ :

Выкананая работа = плошча чатырохвугольніка abcd.

W = (P² _– P¹ ₎ ( _V² – _V¹ )

W = (3 × 10⁻ ^– 1 × 10⁻ ⁾ (4 – 2)

W = (2 х 10⁶ ⁾ (2)

W = 4 x ^10⁶ джоўляў

Вт = 400.000 джоўляў

W = 400 кіладжоўляў

Правільны адказ — Д.

7. Ідэальны газ перажывае працэс, паказаны на дыяграме PV справа. Работа, якая выконваецца ў гэтым працэсе, роўная…

А. 760 400 Дж

Б. 750 000 Дж

Каля 668 000 Дж

D. 600 000 Дж

Э. 540 000 Дж

Абмеркаванне

Вядома, што :

Ціск 1 (P ₁ ) = 1 Н/м ²

Ціск 2 (P ₂ ) = 7 Н/м ²

Аб'ём 1 (V ₁ ) = 1 м ³

Аб'ём 2 (V ₂ ) = 5 м ³

Пытанне: Праца (П) выканана.

Адказ:

Выкананая работа = плошча трохвугольніка ABC.

W = ½ (P² _– P¹ ₎ ( _V² – _V¹ )

П = ½ ( 7-1 )( 5-1 )

W = ½ ( 6 )( 4 )

W = ½ (24)

Вт = 12 джоўляў

Правільны адказ — Д.

8. 0,02 моль аднаатамнага газу пры тэмпературы 350 К знаходзіцца ў закрытым кантэйнеры. Колькі цяпла патрабуецца, каб павысіць тэмпературу газу да 400 К? Універсальная газавая пастаянная R = 8,31 Дж/моль^-1 K^-1.
А. 10 джоўляў
B. 12,5 джоўляў
C. 14 джоўляў
D. 15,5 джоўлі
Э. 17 джоўляў
Абмеркаванне:
Гэта вядома :
n = 0,02 моль
T₁ = 350 К
T₂ = 400 К
R = 8,31 Дж/моль K
Спыталі :
Цяпло (Q) ?
Джаваб :
У ізахарычным працэсе (пастаянны аб'ём), Q = ΔU
Апісанне: Q = цяпло, дельта U = змена ўнутранай энергіі, U = унутраная энергія

9. Два моляў монаатамнага газу пры тэмпературы 20 ^oC і ціск 2 × 10⁵ Па падвяргаецца ізахарычнаму працэсу, пакуль ціск не стане 4 × 10⁵ Па. Калі універсальная газавая пастаянная = 8,31 Дж/моль К, то змена ўнутранай энергіі газу роўная…
А. 760 400 Дж
Б. 750 000 Дж
Каля 668 000 Дж
D. 600 000 Дж
Э. 540 000 Дж
Абмеркаванне:
Гэта вядома :
n = 2 моль
T₁ = 20 + 273 = 293 К
P₁ = 2 х 10⁵ Pa
P₂ = 4 х 10⁵ Pa
R = 8,31 Дж/моль K
Спыталі :
Змена ўнутранай энергіі (дэльта U)?
Джаваб :
ΔU = 3/2nR(T)₂-T₁)
Граф Т₂ спачатку выкарыстайце формулу закона Гей-Люсака (пастаянны аб'ём)

10. Частка графіка ціску (P) — аб'ёму (V), якая паказвае, як газ атрымлівае знешнюю працу, — гэта...
А. А.Б.
Б. CD
да н.э.
Д. ДА
Э. пераменнага току

Абмеркаванне :
Калі над газам выконваецца работа, яго аб'ём павялічваецца. І наадварот, калі над газам выконваецца работа з знешняй крыніцы, яго аб'ём памяншаецца. Працэс, паказаны на графіку вышэй, які паказвае памяншэнне аб'ёму газу, называецца працэсам CD.
Такім чынам, правільны адказ — Б.

11. На графіках ніжэй паказана залежнасць паміж ціскам (P) і аб'ёмам (V) газу, які праходзіць праз пэўны працэс.
 
Працэс, які патрабуе найбольшых намаганняў, паказаны на графіку пад нумарам …
А. (1)
Б. (2)
С. (3)
Д. (4)
Абмеркаванне :
Выкананая работа = плошча. Чым большая плошча, тым большая выкананая работа. Найбольшая плошча паказана на графіку 3.
Правільны адказ — С.