5 примера за прилагане на първия закон на термодинамиката към изотермични процеси (постоянна температура)
1. Графиката по-долу показва идеален газ, претърпяващ изотермичен процес (подход). Работата, извършена от газа в процес AB, е…
Дискусия
Извършена работа = площ под кривата AB = площ на триъгълник + площ на правоъгълник
W = [½ (8 x 105–4 х 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 x 105]
W = 12 x 105 джаул
Работата, извършена от газа в процеса AB = 12 x 105 джаул
2. Работата, извършена от идеален газ в процес ABC, е…
Дискусия
Известно е :
Налягане 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
Налягане 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
Том 1 (V1) = 10 литър = 10 дм3 = 10 х 10-3 m3
Том 2 (V2) = 30 литър = 30 дм3 = 30 x 10-3 m3
Попитан Работа, извършена от газа в процес ABC
Джаваб :
В процес BC обемът остава постоянен, така че газът не извършва работа. Газът извършва работа само в процес AB, защото има промяна в обема. Следователно, работата, извършена от газа в процес ABC, е равна на работата, извършена от газа в процес AB.
Работа, извършена от газа = площ под кривата AB = площ на триъгълник + площ на правоъгълник.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
W = 150 x 105 джаул
W = 1,5 x 107 джаул
3. Газът претърпява изотермичен процес. Количеството топлина, което трябва да се абсорбира, за да извърши газът работа от 5000 джаула, е…
Дискусия
Известно е :
Работа (W) = 5000 джаула
Попитан Абсорбирана топлина (Q)
Джаваб :
Изотермичният процес, за който става дума в този въпрос, е термодинамичен процес, при който температурата остава постоянна. Връзката между температурата (T) и промяната във вътрешната енергия на газа се изразява със следното уравнение:
Ако температурата е постоянна, тогава промяната в температурата е нула. Промяната в температурата е нула, следователно и промяната във вътрешната енергия е нула. Прилагането на първия закон на термодинамиката води до следните резултати.
Първи закон на термодинамиката :
Ако промяната във вътрешната енергия (U) е нула, тогава топлината (Q), абсорбирана от газа, е равна на работата, извършена от газа (W). Когато газът абсорбира топлина, той получава допълнителна енергия и тази допълнителна енергия се използва от газа, за да извърши работа.
Така че топлината, абсорбирана от газа = работа, извършена от газа = 5000 джаула.
4. Графиката на налягането (P) спрямо обема (V) на газ, преминаващ през изотермичен процес, е показана на фигурата по-долу. Количеството топлина, абсорбирано от газа в процес AB, е…
Дискусия
Известно е :
Налягане 1 (P1) = 5 атм = 5 x 105 Pa
Налягане 2 (P2) = 10 атм = 10 x 105 Pa
Том 1 (V1) = 2 m3
Том 2 (V2) = 6 m3
Попитан Топлина (Q), абсорбирана от газ в процес AB
Джаваб :
Изотермично = постоянна температура. Ако температурата остане постоянна, промяната на температурата е нула. Ако промяната на температурата е нула, промяната във вътрешната енергия е нула. Връзката между промяната на температурата и промяната на вътрешната енергия в газ се изразява със следното уравнение:
Ако се приложи към първия закон на термодинамиката, се получават следните резултати:
Ако промяната в температурата е нула, тогава топлината, абсорбирана от газа, е равна на работата, извършена от газа. За да намерим топлината, абсорбирана от газа в процес AB, изчисляваме извършената от газа работа въз основа на графиката по-горе.
Работа, извършена от газа = площ под кривата AB = площ на триъгълник + площ на правоъгълник.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - V1) + П1(V2 - V1)
W = ½ (10 x 105 - 5 х 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
W = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105) (4)
W = ½ (20 x 105) + (20 х 105)
W = (10 x 105) + (20 х 105)
W = 30 x 105 джаул
W = 30 атм
Топлина (Q), абсорбирана от газа в процес AB = работа, извършена от газа в процес AB = 30 x 105 Джаул = 30 атмосфери.
5. В термодинамиката идеалният газ претърпява изотермичен процес, ако...
A. промени в газовото състояние, температурата винаги остава постоянна
Б. всички молекули се движат с различна скорост
C. Всички газови състояния винаги променят температурата си
Д. на суху колкото по-висока е молекулярната скорост
Д. налягането и обемът на газа не се променят
Дискусия
Изотермичен или изотермично означава постоянна температура.
Верният отговор е А.
