5 прыкладаў прымянення першага закона тэрмадынамікі да ізатэрмічных працэсаў (пастаянная тэмпература)
1. Графік ніжэй паказвае ідэальны газ, які перажывае ізатэрмічны працэс (падыход). Работа, якую выконвае газ у працэсе AB, роўная…
Абмеркаванне
Выкананая праца = плошча пад крывой AB = плошча трохвугольніка + плошча прамавугольніка
W = [½ (8 х 105–4 х 105)(3-1)] + [4 х 105 (3-1)]
W = [½ (4 х 105)(2)] + [4 х 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 х 105]
Ш = 12 х 105 Джоўль
Работа, выкананая газам у працэсе AB = 12 x 105 Джоўль
2. Работа, якую выконвае ідэальны газ у працэсе ABC, роўная…
Абмеркаванне
Гэта вядома :
Ціск 1 (P1) = 10 х 105 Н / м2
Ціск 1 (P1) = 5 х 105 Н / м2
Том 1 (V1) = 10 літраў = 10 дм3 = 10 х 10-3 m3
Том 2 (V2) = 30 літраў = 30 дм3 = 30 х 10-3 m3
Спыталі Работа, выкананая газам у працэсе ABC
Джаваб :
У працэсе BC аб'ём застаецца пастаянным, таму газ не выконвае ніякай працы. Газ выконвае працу ў працэсе AB толькі таму, што адбываецца змяненне аб'ёму. Такім чынам, праца, выкананая газам у працэсе ABC, роўная працы, выкананай газам у працэсе AB.
Работа, выкананая газам = плошча пад крывой AB = плошча трохвугольніка + плошча прамавугольніка.
W = [½(10 × 105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 х 105)(20)] + [5 х 105 (20)]
W = [(5 х 105)(10)] + [100 х 105]
W = [50 x 105]+ [100 х 105]
Ш = 150 х 105 Джоўль
Ш = 1,5 х 107 Джоўль
3. Газ перацякае ў ізатэрмічны працэс. Колькасць цяпла, якую трэба паглынуць, каб газ выканаў працу ў 5000 джоўляў, роўная…
Абмеркаванне
Гэта вядома :
Праца (Вт) = 5000 джоўляў
Спыталі Паглынутая цяпло (Q)
Джаваб :
Ізатэрмічны працэс, пра які ідзе гаворка ў гэтым пытанні, — гэта тэрмадынамічны працэс, пры якім тэмпература застаецца пастаяннай. Сувязь паміж тэмпературай (T) і змяненнем унутранай энергіі газу выражаецца наступным ураўненнем:
Калі тэмпература пастаянная, то змена тэмпературы роўная нулю. Змена тэмпературы роўная нулю, таму змена ўнутранай энергіі роўная нулю. Ужыванне першага закона тэрмадынамікі дае наступныя вынікі.
Першы закон тэрмадынамікі :
Калі змена ўнутранай энергіі (U) роўная нулю, то цяпло (Q), паглынутае газам, роўна працы, выкананай газам (Вт). Калі газ паглынае цяпло, ён атрымлівае дадатковую энергію, і гэтая дадатковая энергія выкарыстоўваецца газам для выканання працы.
Такім чынам, цяпло, паглынутае газам, = праца, выкананая газам = 5000 джоўляў.
4. Графік залежнасці ціску (P) ад аб'ёму (V) газу, які праходзіць ізатэрмічны працэс, паказаны на малюнку ніжэй. Колькасць цяпла, паглынутая газам у працэсе AB, роўная…
Абмеркаванне
Гэта вядома :
Ціск 1 (P1) = 5 атм = 5 x 105 Pa
Ціск 2 (P2) = 10 атм = 10 x 105 Pa
Том 1 (V1) = 2 м3
Том 2 (V2) = 6 м3
Спыталі Цеплыня (Q), паглынутая газам у працэсе AB
Джаваб :
Ізатэрмічнае = пастаянная тэмпература. Калі тэмпература застаецца пастаяннай, змена тэмпературы роўная нулю. Калі змена тэмпературы роўная нулю, змена ўнутранай энергіі роўная нулю. Сувязь паміж зменай тэмпературы і зменай унутранай энергіі ў газе выражаецца наступным ураўненнем:
Калі ўжыць першы закон тэрмадынамікі, то атрымаюцца наступныя вынікі:
Калі змяненне тэмпературы роўна нулю, то цяпло, паглынутае газам, роўна працы, выкананай газам. Каб знайсці цеплыню, паглынутую газам у працэсе AB, мы вылічваем працу, выкананую газам, на аснове графіка вышэй.
Работа, выкананая газам = плошча пад крывой AB = плошча трохвугольніка + плошча прамавугольніка.
W = ½ (P2 - П1)(В2 - У1) + П1(V2 - У1)
W = ½ (10 х 105 - 5 х 105)(6-2) + (5 х 105)(6-2)
W = ½ (5 х 105)(4) + (5 х 105)(4)
W = ½ (20 х 105) + (20 х 105)
W = (10 х 105) + (20 х 105)
Ш = 30 х 105 Джоўль
Вт = 30 атм
Цепла (Q), паглынутае газам у працэсе AB = праца, выкананая газам у працэсе AB = 30 x 105 Джоўль = 30 атмасфер.
5. У тэрмадынаміцы ідэальны газ ператвараецца ў ізатэрмічны працэс, калі...
А. змены ў газавым стане, тэмпература заўсёды застаецца пастаяннай
Б. усе малекулы рухаюцца з рознай хуткасцю
C. Усе газавыя станы заўсёды змяняюць тэмпературу
Д. на суху чым вышэй малекулярная хуткасць
E. ціск і аб'ём газу не змяняюцца
Абмеркаванне
Ізатэрмічны або ізатэрмічны азначае пастаянную тэмпературу.
Правільны адказ — А.
