Παράδειγμα εφαρμογής του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής σε μια ισοχορική διεργασία (σταθερός όγκος)

3 Παραδείγματα ερωτήσεων σχετικά με την εφαρμογή του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής σε ισοχορικές διεργασίες (σταθερός όγκος)

1. Γράφημα της πίεσης (P) ως προς τον όγκο (V) ενός αερίου που διέρχεται από μια ισοχορική διεργασία. Το έργο που παράγεται από το αέριο στη διεργασία AB είναι…

Συζήτηση
Διεργασία ΑΒ = ισοχορική διαδικασία (σταθερός όγκος). Σε ισόχωρο όγκο, ο όγκος του αερίου (και ο όγκος του χώρου) δεν αλλάζει, επομένως το αέριο δεν παράγει έργο.

2. Τρία γραμμομόρια μονοατομικού αερίου σε θερμοκρασία 47°C^oC και πίεση 2 x 10⁵ Ο Pascal υφίσταται μια ισοχορική διεργασία μέχρι η πίεση να αυξηθεί στα 3 x 10⁵ Πασκάλ. Η μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια του αερίου είναι… Παγκόσμια σταθερά αερίων (R) = 8,315 J/mol.K
Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Αρχική θερμοκρασία (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K
Αρχική πίεση (P₁) = 2 x 10⁵ Pa
Τελική πίεση (P₂) = 3 x 10⁵ Pa
Παγκόσμια σταθερά αερίων (R) = 8,315 J/mol.K
Αριθμός γραμμομορίων (n) = 3
Ερωτηθείς : Αλλαγές στην ενέργεια στο αέριο
Jawab :
Σε μια ισοχορική διεργασία, ο όγκος παραμένει σταθερός, επομένως το αέριο δεν παράγει έργο (W = 0).
Πρώτος Νόμος της Θερμοδυναμικής :
Με βάση την εξαγωγή αυτού του τύπου, συμπεραίνεται ότι σε μια ισοχορική διεργασία, η θερμότητα που προστίθεται στο σύστημα (Q) προκαλεί αύξηση της εσωτερικής ενέργειας (U) του συστήματος. Αντίθετα, η θερμότητα που απελευθερώνεται από το σύστημα προκαλεί μείωση της εσωτερικής ενέργειας του συστήματος. Πόση είναι η μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια του αερίου; Η μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια του αερίου υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο εσωτερικής ενέργειας.
Ενέργεια στο αέριο :
Για να υπολογιστεί η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας, πρέπει να είναι γνωστή η τελική θερμοκρασία (T).₂Υπολογίστε το T₂ χρησιμοποιώντας τον τύπο του νόμου Gay-Lussac.
Νόμος Gay-Lussac (ισοχωρικός/σταθερός όγκος) :
Υπολογίστε την μεταβολή της ενέργειας στο αέριο:
Η μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια του αερίου είναι 5986,8 Joules.

3. Συνολικά 0,2 γραμμομόρια μονοατομικού αερίου σε θερμοκρασία 27^oΤο C βρίσκεται σε κλειστό δοχείο. Η θερμότητα που πρέπει να απορροφηθεί για να αυξηθεί η θερμοκρασία του αερίου στους 400 K είναι… Παγκόσμια σταθερά αερίων (R) = 8,315 J/mol.K
Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Αριθμός γραμμομορίων (n) = 0,2 mol
Αρχική θερμοκρασία (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Τελική θερμοκρασία (T₂) = 400 Κ
Παγκόσμια σταθερά αερίων (R) = 8,315 J/mol.K
Ερωτηθείς : Απορροφούμενη θερμότητα (Q)
Jawab :
Σε μια ισοχορική διεργασία, ο όγκος παραμένει σταθερός, επομένως το αέριο δεν παράγει έργο (W = 0).
Πρώτος Νόμος της Θερμοδυναμικής :
Απορροφούμενη θερμότητα (Q) = αύξηση της εσωτερικής ενέργειας του αερίου (U). Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο εσωτερικής ενέργειας.
Ενέργεια στο αέριο :
Θερμότητα που απορροφάται από το αέριο = μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια = 249,45 Joules.