11 Primjeri pitanja o primjeni prvog zakona termodinamike na različite termodinamičke procese (izobarni, izotermni, izohorni)
1. Grafikon ispod prikazuje termodinamički ciklus kroz koji prolazi gas. Rad koji gas obavi u procesu ABCD je…
Diskusija
Poznato je :
Pritisak 1 (P1) = 2 x 105 Pa
Pritisak 2 (P2) = 4 x 105 Pa
Svezak 1 (V1) = 1 m3
Svezak 2 (V2) = 3 m3
Pitao Rad koji gas obavlja u ABCD ciklusu
Jawab :
Rad koji izvrši gas = površina pravougaonika ABCD.
W = (P2 - P1)(V2 - V1)
Š = (4 x 105 - 2 x 105)(3 – 1)
Š = (2 x 105)(2)
Š = 4 x 105 Joule
Rad koji gas obavi u ABCD ciklusu je 4 x 105 Džul.
2. Rad koji gas obavlja u ABC ciklusu je…
Diskusija
Poznato je :
Pritisak 1 (P1) = 3 x 105 Pa
Pritisak 2 (P2) = 6 x 105 Pa
Svezak 1 (V1) = 20 cm3 = 20 x 10-6 m3
Svezak 2 (V2) = 60 cm3 = 60 x 10-6 m3
Pitao Rad koji gas obavlja u ABC ciklusu
Jawab :
Rad koji izvrši gas = površina trougla ABCD.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - V1)
Š = ½ (6 x 105 - 3 x 105)(60 x 10-6 - 20 x 10-6)
Š = ½ (3 x 105)(40 x 10-6)
Š = ½ (120 x 10-1 Džul)
W = ½ (12 džula)
W = 6 Džula
Rad koji gas obavi u ABC ciklusu iznosi 6 džula.
3. Grafik pritiska (P) u odnosu na zapreminu (V) gasa u zatvorenom prostoru. Dio grafikona koji prikazuje rad gasa na okolinu je…
Diskusija
Proces AB i proces DC su izobarni procesi. Proces AD i proces BC su izohorni procesi.
Plin vrši rad na okolinu ako se plin širi tako da se volumen prostora koji zauzima plin povećava (DC proces). Okolina vrši rad na plin ako se plin skuplja tako da se volumen prostora koji zauzima plin smanjuje (BC proces).
4. Svi idealni plinovi podliježu izohornom procesu, tako da...
A. sve molekule imaju istu brzinu
B. na visokim temperaturama prosječna brzina molekula je veća
Pritisak plina C. ostaje konstantan
D. plin će izvršiti rad
E. nema unutrašnju energiju
Diskusija
Izohorično = konstantna zapremina.
Tačan odgovor je B.
5. Količina idealnog gasa se komprimuje kroz termodinamički proces iz stanja 1 u stanje 2 kao što je prikazano na sljedećem PV grafiku. Rad koji gas obavi je…
A. -180 J
B. -90 J
C. -30 J
D. 30 J
E. 90 J
Diskusija
1 litra = 0,001 m³
Poznato je da :
Pritisak 1 (P1 ) = 10 kPa = 10.000 Pa = 10.000 N/ m2
Pritisak 2 (P2 ) = 20 kPa = 20.000 Pa = 20.000 N/ m2
Zapremina 1 (V1 ) = 4 litre = 4 (0,001 m3 ) = 0,004 m3
Zapremina 2 (V 2 ) = 10 litara = 10 (0,001 m³ ) = 0,010 m³
Traži se : Rad (W) koji izvrši gas
Odgovor:
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 (6) + 1/2 (10) (6)
Š = 60 + 1/2 (60)
Š = 60 + 30
W = 90 Džula
Tačan odgovor je E.
6. Pogledajte PV dijagram sa strane!
Rad proizveden u termodinamičkom procesu u jednom ciklusu je…
A. 100 kJ
B. 200 kJ
C. 300 kJ
D. 400 kJ
E. 600 kJ
Diskusija
Poznato je da :
Pritisak 1 (P1 ) = 1 x 105 Pa = 1 x 105 N / m2
Pritisak 2 (P2 ) = 3 x 105 Pa = 3 x 105 N / m2
Zapremina 1 (V 1 ) = 2 m 3
Zapremina 2 (V 2 ) = 4 m 3
Pitanje : Generisani rad (W).
Odgovor :
Izvršeni rad = površina četverougla abcd.
W = (P² – P¹ ) ( V² – V¹ )
W = (3 x 10⁻ – 1 x 10⁻ )(4 – 2)
W = (2 x 10⁶ ) (2)
W = 4 x 10⁶ Džula
W = 400.000 Džula
W = 400 kilodžula
Tačan odgovor je D.
7. Idealni plin prolazi kroz proces prikazan na PV dijagramu s desne strane. Rad obavljen u ovom procesu je…
A. 35 J
B. 24 J
Oko 15 J
D. 12 J
E. 6 J
Diskusija
Poznato je da :
Pritisak 1 (P 1 ) = 1 N/m 2
Pritisak 2 (P 2 ) = 7 N/m 2
Zapremina 1 (V 1 ) = 1 m 3
Zapremina 2 (V 2 ) = 5 m 3
Pitanje: Posao (P) završen.
Odgovor:
Izvršeni rad = površina trougla ABC.
W = ½ (P² – P¹ ) ( V² – V¹ )
P = ½ ( 7-1 )( 5-1 )
W = ½ ( 6 )( 4 )
Š = ½ (24)
W = 12 Džula
Tačan odgovor je D.
8. 0,02 mola monatomskog gasa na 350 K nalazi se u zatvorenoj posudi. Koliko je toplote potrebno da se temperatura gasa poveća na 400 K? Univerzalna gasna konstanta, R = 8,31 J mol-1 K-1.
A. 10 Džula
B. 12,5 džula
C. 14 Džula
D. 15,5 Džula
E. 17 Džula
Diskusija:
Poznato je :
n = 0,02 mola
T1 = 350 K
T2 = 400 K
R = 8,31 J/mol K
Pitao :
Toplota (Q) ?
Jawab :
U izohornom procesu (konstantna zapremina), Q = delta U
Opis: Q = toplota, delta U = promjena unutrašnje energije, U = unutrašnja energija
9. Dva mola monatomskog gasa na temperaturi od 20 oC i pritisak 2 × 105 Pa prolazi kroz izohorni proces sve dok pritisak ne dostigne vrijednost 4 × 105 Pa. Ako je univerzalna plinska konstanta = 8,31 J/mol K, tada je promjena unutrašnje energije plina…
A. 7304 J
B. 6200 J
Oko 2291 J
D. 2128 J
E. 1208 J
Diskusija:
Poznato je :
n = 2 mola
T1 = 20 + 273 = 293 K
P1 = 2 x 105 Pa
P2 = 4 x 105 Pa
R = 8,31 J/mol K
Pitao :
Promjena unutrašnje energije (delta U) ?
Jawab :
delta U = 3/2 nR(T)2-T1)
Broj T2 prvo koristite formulu Gay-Lussacovog zakona (konstantni volumen)
10. Dio grafikona pritiska (P) - zapremine (V) koji prikazuje kako gas prima vanjski rad je...
A. AB
B. CD
C. p.n.e.
D. DA
E. AC
Diskusija :
Ako se na plinu izvrši rad, njegov volumen se povećava. Suprotno tome, ako se na plinu izvrši rad iz vanjskog izvora, njegov volumen se smanjuje. Proces prikazan na gornjem grafiku koji pokazuje smanjenje volumena plina je proces CD.
Dakle, tačan odgovor je B.
11. Grafikoni ispod prikazuju odnos između pritiska (P) i zapremine (V) gasa koji prolazi kroz proces.
Proces koji proizvodi najveći napor prikazan je na grafikonu broj ...
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (4)
Diskusija :
Izvršeni rad = površina. Što je površina veća, to je veći izvršeni rad. Najveća površina je prikazana na grafiku 3.
Tačan odgovor je C.
