Termodinamika - mga problema ug solusyon
Ang unang balaod sa thermodynamics
1. Base sa PV graph sa ubos, unsa ang ratio sa buhat gibuhat sa gas sa proseso I, ngadto sa trabaho nga gihimo sa gas sa proseso II?
Nailhan:
Proseso 1:
Pressure (P) = 20 N/m2
Inisyal nga gidaghanon (V1) = 10 litro = 10 dm3 = 10x10-3 m3
Katapusang gidaghanon (V)2) = 40 litro = 40 dm3 = 40x10-3 m3
Proseso 2:
Proseso (P) = 15 N/m2
Inisyal nga gidaghanon (V1) = 20 litro = 20 dm3 = 20x10-3 m3
Katapusang gidaghanon (V)2) = 60 litro = 60 dm3 = 60x10-3 m3
Gipangita: Ang ratio sa trabaho nga gihimo sa gas
Solusyon:
Ang trabaho nga gihimo sa gas sa proseso I:
W = P ΔV = P (V2–V1) = (20)(40-10)(10-3 m3) = (20)(30)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0.6 m3
Ang trabaho nga gihimo sa gas sa proseso II:
W = P ΔV = P (V2–V1) = (15)(60-20)(10-3 m3) = (15)(40)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0.6 m3
Ang ratio sa trabaho nga gihimo sa gas sa proseso I ug sa proseso II:
0.6 m3 : 0.6 m3
1: 1
2.
Base sa graph sa ubos, unsa ang trabaho nga gihimo sa helium gas sa prosesong AB?
Nailhan:
Presyon (P) = 2 x 105 N / m2 = 2x105 Pascal
Inisyal nga gidaghanon (V1) = 5 sentimetros3 = 5x10-6 m3
Katapusang gidaghanon (V)2) = 15 sentimetros3 = 15x10-6 m3
Gipangita: Trabaho nga gihimo sa gas sa proseso AB
Solusyon:
W = ∆P ∆V
W = P (V2 - V1)
W = (2 x 105)(15 x 10-6 - 5 x 10-6)
W = (2 x 105)(10 x 10-6) = (2 x 105)(1 x 10-5)
W = 2 Joule
3.
Base sa graph sa ubos, unsa ang trabaho nga nahimo sa proseso AB?
Nailhan:
Inisyal nga presyur (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Katapusang presyur (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Inisyal nga gidaghanon (V1) = 2 m3
Katapusang gidaghanon (V)2) = 4 m3
Gipangita: trabaho nga nahuman akong giproseso ab
Solusyon:
Trabaho nga gihimo sa gas = area ubos sa kurba ab
W = gilapdon sa triyanggulo + gilapdon sa rektanggulo
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Joule
4. Base sa graph sa ubos, unsa ang trabaho nga nahimo sa proseso ABCA.
Solusyon:
Trabaho (W) = Lawak sa triyanggulo nga ABC
W = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 10)5)
W = 20 x 105
W = 2 x 106 Joule
5. Ang usa ka makina mosuhop og 2000 Joules nga kainit sa taas nga temperatura ug mopagawas og 1200 Joules nga kainit sa ubos nga temperatura. Unsa ang efficiency sa makina?
Nailhan:
Gisulod nga kainit (Q)H) = 2000 Joule
Kainit nga gipagawas (Q)L) = 1200 Joule
Trabaho nga gihimo sa makina (W) = 2000 – 1200 = 800 Joules
Gipangita: kahusayan (e)
Solusyon:
e = W / QH
e = 800/2000
e = 0.4 x 100%
e = 40%
6. Ang usa ka makina mosuhop sa kainit sa 960 Kelvin ug ang makina mopagawas sa kainit sa 576 Kelvin. Unsa ang efficiency sa makina?
Nailhan:
Taas nga temperatura (TH) = 960K
Ubos nga temperatura (TL) = 576K
Nangita: kahusayan (e)
Solusyon:
Kaepektibo sa makina sa Carnot = 0.4 x 100% = 40%
7. Base sa graph sa ubos, ang trabaho nga gihimo sa makina kay 6000 Joules. Unsa ang kainit nga gipagawas sa makina matag lingin?
Nailhan:
Trabaho (W) = 6000 Joule
Taas nga temperatura (TH) = 800 Kelvin
Ubos nga temperatura (TL) = 300 Kelvin
Nangita: kainit nga gipagawas sa makina
solusyon :
Carnot (ideal) nga kahusayan:
Kainit nga masuhop sa makina sa Carnot:
W = eQ1
6000 = (0.625) Q1
Q1 = 6000/0.625
Q1 = 9600
Kainit nga gipagawas sa makina sa Carnot:
Q2 =Q1 - W
Q2 = 9600 - 6000
Q2 = 3600 Joule
8. Ang efficiency sa usa ka Carnot engine kay 40%. Kon ang kainit masuhop sa 727°C, unsa man ang ubos nga temperatura.
Nailhan:
Kaepektibo (e) = 40% = 40/100 = 0.4
Taas nga temperatura (TH) = 727oC + 273 = 1000 K
Gipangita: Ubos nga temperatura
Solusyon:
TL = 600 Kelvin – 273 = 327oC
9. Base sa graph sa ubos, kon ang makina mosuhop og 800 J nga kainit, unsa ang trabaho nga nahimo sa makina?
Nailhan:
Taas nga temperatura (TH) = 600 Kelvin
Ubos nga temperatura (TL) = 250 Kelvin
Gisulod nga kainit (Q)1) = 800 Joule
Nangita: Trabaho (K)
Solusyon:
Ang kahusayan sa makina sa Carnot:
Ang trabaho gihimo sa makina:
W = eQ1
W = (7/12)(800 Joules)
W = 466.7 Joule
10. Ang taas nga temperatura sa usa ka Carnot engine kay 600 K. Kon ang makina mosuhop og 600 J nga kainit ug ang ubos nga temperatura kay 400 K, unsa ang trabaho nga nahimo sa makina.
Nailhan:
Ubos nga temperatura (TL) = 400K
Taas nga temperatura (TH) = 600K
Gisulod nga kainit (Q)1) = 600 Joule
Nangita: Ang trabaho gihimo gamit ang Carnot engine (W)
Solusyon:
Ang kahusayan sa makina sa Carnot:
Ang trabaho gihimo sa makina sa Carnot:
W = eQ1
W = (1/3)(600) = 200 Joules
- Unsa ang pangunang pokus sa termodinamika? tubagAng Termodinamika nagpunting sa pagtuon sa enerhiya, sa mga pagbag-o niini, ug sa relasyon niini sa materya, labi na sa mga sistema nga anaa sa ekwilibriyo.
- Sa unsang paagi ang ika-zero nga balaod sa thermodynamics may kalabotan sa temperatura? tubagAng balaod sa sero nag-ingon nga kon ang duha ka sistema anaa sa thermal equilibrium uban sa ikatulo nga sistema, nan sila anaa sa thermal equilibrium sa usag usa. Kini nagpasabot sa paglungtad sa usa ka kabtangan nga gitawag og temperatura, nga parehas alang sa tanang sistema nga anaa sa thermal equilibrium.
- Unsa ang gihulagway sa unang balaod sa termodinamika? tubagAng unang balaod, nailhan usab nga balaod sa konserbasyon sa enerhiya, nag-ingon nga ang enerhiya dili mamugna o malaglag, kini mabag-o lamang gikan sa usa ka porma ngadto sa lain. Sa usa ka sirado nga sistema, ang pagbag-o sa internal nga enerhiya katumbas sa kainit nga gidugang sa sistema kuhaan sa trabaho nga gihimo sa sistema sa palibot niini.
- Ngano nga ang ikaduhang balaod sa termodinamika hinungdanon sa pagsabot sa direksyon sa natural nga mga proseso? tubagAng ikaduhang balaod nag-ingon nga ang entropy (o disorder) sa usa ka isolated system kanunay nga motaas o magpabilin nga makanunayon. Kini nagdikta nga ang enerhiya mokatap nga kusang-kalit kon dili mapugngan, nga naghatag og direksyon sa natural nga mga proseso ug nagpatin-aw kon nganong ang pipila ka mga proseso mahitabo nga kusang-kalit samtang ang uban wala.
- Unsa ang entropy, ug unsaon kini kalabutan sa kagubot sa usa ka sistema? tubagAng entropy usa ka sukod sa gidaghanon sa enerhiya sa usa ka sistema nga dili magamit sa pagbuhat og trabaho. Kanunay usab kini gihulagway nga usa ka sukod sa disorder o randomness sa sistema. Sa kinatibuk-an, ang mas taas nga entropy katumbas sa mas dako nga disorder o randomness.
- Giunsa paghulagway sa ikatulong balaod sa termodinamika ang entropy sa usa ka hingpit nga kristal sa absolute zero? tubagAng ikatulong balaod nag-ingon nga ang entropy sa usa ka hingpit nga kristal eksaktong sero sa hingpit nga sero nga temperatura (0 Kelvin). Kini nagpasabot nga niining temperaturaha, ang sistema hingpit nga nahan-ay.
- Ngano nga ang kainit dili makaagos gikan sa mas bugnaw nga lawas ngadto sa mas init nga lawas sa iyang kaugalingon? tubagKini nga pamatasan resulta sa ikaduhang balaod sa termodinamika. Kon ang kainit moagos gikan sa mas bugnaw nga lawas ngadto sa mas init nga lawas nga wala’y lihok, kini mosangpot sa pagkunhod sa kinatibuk-ang entropy sa sistema, nga dili pabor sa natural nga mga proseso.
- Unsa ang kalainan tali sa usa ka isolated, closed, ug open system sa thermodynamics? tubagAng usa ka nahimulag nga sistema dili magbayloay og enerhiya o materya sa palibot niini. Ang usa ka sirado nga sistema mahimong magbayloay og enerhiya apan dili kini materya sa palibot niini. Ang usa ka bukas nga sistema mahimong magbayloay og enerhiya ug materya sa palibot niini.
- Unsa ang kalainan sa konsepto sa "trabaho" sa termodinamika gikan sa adlaw-adlaw nga paggamit sa termino? tubagSa termodinamika, ang "trabaho" nagtumong sa proseso sa pagbalhin sa enerhiya diin ang mga pwersa nga gigamit sa usa ka butang naglihok niini sa direksyon nga parallel sa pwersa. Pananglitan, kung ang usa ka gas molapad batok sa usa ka piston, kini molihok sa piston. Kini usa ka mas espesipikong kahulugan kon itandi sa adlaw-adlaw nga paggamit sa "trabaho," nga mahimong magpasabot lang sa bisan unsang buluhaton o kalihokan.
-
Unsa ang siklo sa Carnot, ug nganong kini importante sa termodinamika? tubagAng Carnot cycle usa ka idealized thermodynamic cycle nga naghatag og taas nga limitasyon sa efficiency nga makab-ot sa bisan unsang klasikal nga thermodynamic engine atol sa pagkakabig sa kainit ngadto sa trabaho (o vice versa). Kini importante tungod kay kini nagtakda og pundamental nga limitasyon sa efficiency base sa temperatura sa mga heat reservoir diin naglihok ang usa ka makina.
