5 exemples d'aplicació de la primera llei de la termodinàmica a processos isoterms (temperatura constant)
1. El gràfic següent mostra un gas ideal en procés de procés isotèrmic (enfocament). El treball realitzat pel gas en el procés AB és…
Discussió
Treball realitzat = àrea sota la corba AB = àrea del triangle + àrea del rectangle
W = [½ (8 x 105–4 x 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 Joule
El treball realitzat pel gas en el procés AB = 12 x 105 Joule
2. El treball realitzat per un gas ideal en el procés ABC és…
Discussió
És conegut :
Pressió 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
Pressió 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
Volum 1 (V)1) = 10 litres = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Volum 2 (V)2) = 30 litres = 30 dm3 = 30 x 10-3 m3
Preguntat Treball realitzat pel gas en el procés ABC
Jawab :
En el procés BC, el volum roman constant, de manera que el gas no fa cap treball. El gas només fa treball en el procés AB perquè hi ha un canvi de volum. Per tant, el treball realitzat pel gas en el procés ABC = el treball realitzat pel gas en el procés AB.
Treball realitzat pel gas = àrea sota la corba AB = àrea del triangle + àrea del rectangle.
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 Joule
W = 1,5 x 107 Joule
3. Un gas experimenta un procés isotèrmic. La quantitat de calor que ha d'absorbir perquè el gas realitzi 5000 Joules de treball és...
Discussió
És conegut :
Treball (W) = 5000 Joules
Preguntat Calor absorbida (Q)
Jawab :
El procés isotèrmic al qual es fa referència en aquesta pregunta és un procés termodinàmic en què la temperatura roman constant. La relació entre la temperatura (T) i el canvi d'energia interna d'un gas s'expressa mitjançant la següent equació:
Si la temperatura és constant, el canvi de temperatura és zero. Un canvi de temperatura és zero, per tant, el canvi d'energia interna és zero. L'aplicació de la primera llei de la termodinàmica dóna els resultats següents.
Primera llei de la termodinàmica :
Si el canvi d'energia interna (U) és zero, aleshores la calor (Q) absorbida pel gas és igual al treball realitzat pel gas (W). Quan el gas absorbeix calor, obté energia addicional i aquesta energia addicional és utilitzada pel gas per fer treball.
Així doncs, la calor absorbida pel gas = treball realitzat pel gas = 5000 Joules.
4. El gràfic de la pressió (P) respecte al volum (V) d'un gas que experimenta un procés isotèrmic es mostra a la figura següent. La quantitat de calor absorbida pel gas en el procés AB és...
Discussió
És conegut :
Pressió 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Pressió 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Volum 1 (V)1) = 2 m3
Volum 2 (V)2) = 6 m3
Preguntat Calor (Q) absorbida pel gas en el procés AB
Jawab :
Isotèrmica = temperatura constant. Si la temperatura roman constant, el canvi de temperatura és zero. Si el canvi de temperatura és zero, el canvi d'energia interna és zero. La relació entre el canvi de temperatura i el canvi d'energia interna en un gas s'expressa mitjançant la següent equació:
Si apliquem el primer principi de la termodinàmica, s'obtenen els següents resultats:
Si el canvi de temperatura és zero, la calor absorbida pel gas és igual al treball realitzat pel gas. Per trobar la calor absorbida pel gas en el procés AB, calculem el treball realitzat pel gas basant-nos en el gràfic anterior.
Treball realitzat pel gas = àrea sota la corba AB = àrea del triangle + àrea del rectangle.
W = ½ (P2 - Pàg1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
A = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
A = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105)(4)
A = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
W = 30 x 105 Joule
W = 30 atm
Calor (Q) absorbida pel gas en el procés AB = treball realitzat pel gas en el procés AB = 30 x 105 Joule = 30 atmosferes.
5. En termodinàmica, un gas ideal experimenta un procés isotèrmic si...
A. canvis en l'estat del gas, la temperatura sempre es manté constant
B. totes les molècules es mouen a velocitats diferents
C. Totes les condicions del gas sempre canvien de temperatura
D. en suhu com més alta sigui la velocitat molecular
E. la pressió i el volum del gas no canvien
Discussió
Isotèrmic o isotèrmic vol dir temperatura constant.
La resposta correcta és A.
