6 Beispiele für Aufgaben zur Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik in isobaren Prozessen (konstanter Druck)
1. Druck-Volumen-Diagramm (P-V-Diagramm) eines Gases, das einen isobaren Prozess durchläuft. Die vom Gas im Prozess AB verrichtete Arbeit beträgt…
Diskussion
Ist bekannt :
Druck (P) = 5 x 105 N / m2
Anfangsvolumen (V1) = 2 m3
Endband (V2) = 6 m3
Gefragt : Im Prozess AB erledigte Arbeit
Jawab :
W = P (V2 - V1)
W = (5 x 105)(6 – 2) = (5 x 105) (4)
W = 20 x 105 = 2 x 106 joule
2. Der Unterschied in der vom Gas in den Prozessen AB und CD verrichteten Arbeit beträgt…
Diskussion
Ist bekannt :
Isobarer Prozess AB :
Druck (P) = 6 atm = 6 x 105 N / m2
Anfangsvolumen (V1) = 1 Liter = 1 dm3 = 1 x 10-3 m3
Endband (V2) = 3 Liter = 3 dm3 = 3 x 10-3 m3
CD isobarer Prozess :
Druck (P) = 4 atm = 4 x 105 N / m2
Anfangsvolumen (V1) = 2 Liter = 2 dm3 = 2 x 10-3 m3
Endband (V2) = 5 Liter = 5 dm3 = 5 x 10-3 m3
Gefragt Unterschied in der vom Gas in den Prozessen AB und CD verrichteten Arbeit
Jawab :
Arbeit, die vom Gas im Prozess AB verrichtet wird:
W = P (V2 - V1)
W = (6 x 105)(3 x 10-3 - 1 x 10-3)
W = (6 x 105)(2 x 10-3)
W = 12 x 102 = 1200 Joule
Die vom Gas im CD-Prozess verrichtete Arbeit:
W = P (V2 - V1)
W = (4 x 105)(5 x 10-3 - 2 x 10-3)
W = (4 x 105)(3 x 10-3)
W = 12 x 102 = 1200 Joule
Die Differenz der vom Gas in den Prozessen AB und CD verrichteten Arbeit beträgt 1200 – 1200 = 0.
3. Die vom Gas im ABC-Prozess verrichtete Arbeit beträgt…
Diskussion
Ist bekannt :
Druck 1 (P1) = 6 x 105 Pascal = 6 x 105 N / m2
Druck 2 (P2) = 3 x 105 Pascal = 3 x 105 N / m2
Band 1 (V1) = 2cm3 = 2 x 10-6 m3
Band 2 (V2) = 6cm3 = 6 x 10-6 m3
Gefragt : Im Rahmen des ABC-Prozesses unternommene Anstrengungen.
Jawab :
Im Prozess AB ist das Volumen konstant, daher verrichtet das Gas keine Arbeit. Das Gas verrichtet Arbeit nur im Prozess BC. Daher ist die Arbeit im Prozess ABC gleich der Arbeit im Prozess BC.
W = P2 (V2 - V1)
W = (3 x 105)(6 x 10-6 - 2 x 10-6)
W = (3 x 105)(4 x 10-6)
W = 12 x 10-1
W = 1,2 Joule
Die im ABC-Prozess verrichtete Arbeit beträgt 1,2 Joule.
4. Die korrekte Aussage über thermodynamische Prozesse lautet…
A. Isobar ist der Prozess der Gasänderung bei konstantem Druck.
B. Isobar ist der Prozess des Gasaustauschs bei konstanter Temperatur.
C. Isochorie ist ein Prozess der Gasänderung bei konstantem Druck.
D. Eine Isotherme ist der Prozess der Änderung eines Gasvolumens bei konstantem Volumen.
E. Isochorie ist ein Prozess der Gasänderung bei konstanter Temperatur.
Diskussion
Isobarisch = konstanter Druck
Isochor = konstantes Volumen
Isotherm = konstante Temperatur
Die richtige Antwort ist A.
5. Der Vergleich der Aufwandsverhältnisse in den Prozessen I und II anhand der untenstehenden Grafik ist...
A. 4 : 3
B. 3 : 4
C. 2 : 3
D. 1 : 2
E. 1 : 3
Diskussion:
Ist bekannt :
Prozess I : P = 15 N/m2, V1 = 15 m3, V2 = 35 m3
Prozess II: P = 10 N/m2, V1 = 5 m³, V2 = 45 m3
Gefragt :
Vergleich des Aufwands (W) von Prozess I und Prozess II?
Jawab :
Die richtige Antwort ist B.
6. Das PV-Diagramm von Heliumgas während eines thermodynamischen Prozesses ist in der folgenden Abbildung dargestellt! Die von Heliumgas im Prozess ABC verrichtete Arbeit beträgt…
A. 400 kJ
B. 500 kJ
C. 600 kJ
D. 800 kJ
E. 1000 kJ
Diskussion:
Ist bekannt :
P1 = 2 x 105 N / m2
P2 = 1 x 105 N / m2
V1 = 5 m³
V2 = 15 m³
Gefragt :
Arbeit (W) im ABC-Prozess?
Jawab :
Arbeit wird nur dann verrichtet, wenn sich das Gasvolumen erhöht. Im Prozess AB bleibt das Gasvolumen konstant, daher verrichtet das Heliumgas keine Arbeit. Im Prozess BC erhöht sich das Gasvolumen, daher verrichtet das Heliumgas Arbeit.
