5 näidet termodünaamika esimese seaduse rakendamisest isotermilistele protsessidele (konstantne temperatuur)
1. Allolev graafik näitab ideaalse gaasi olekut, mis läbib isotermiline protsess (lähenemisviis). Gaasi poolt protsessis AB tehtud töö on…
Arutelu
Tehtud töö = kõvera alune pindala AB = kolmnurga pindala + ristküliku pindala
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 × 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 × 105 (2)]
W = [4 × 105] + [8 × 105]
L = 12 x 105 Joule
Gaasi poolt AB-protsessis tehtud töö = 12 x 105 Joule
2. Ideaalse gaasi poolt protsessis ABC tehtud töö on…
Arutelu
On teada :
Rõhk 1 (P1) = 10 × 105 N / m2
Rõhk 1 (P1) = 5 × 105 N / m2
1. köide (V1) = 10 liitrit = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
2. köide (V2) = 30 liitrit = 30 dm3 = 30 × 10-3 m3
Küsis Gaasi tehtud töö protsessis ABC
Jawab :
Protsessis BC jääb ruumala konstantseks, seega gaas tööd ei tee. Gaas teeb tööd ainult protsessis AB, kuna ruumala muutub. Seega gaasi poolt protsessis ABC tehtud töö = gaasi poolt protsessis AB tehtud töö.
Gaasi tehtud töö = kõvera alune pindala AB = kolmnurga pindala + ristküliku pindala.
W = [½(10 × 105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 × 105 (20)]
W = [(5 × 105)(10)] + [100 × 105]
W = [50 × 105]+ [100 × 105]
L = 150 x 105 Joule
L = 1,5 x 107 Joule
3. Gaas läbib isotermilise protsessi. Soojushulk, mis peab gaasil 5000 džauli töö tegemiseks neelduma, on…
Arutelu
On teada :
Töö (W) = 5000 džauli
Küsis Neeldunud soojus (Q)
Jawab :
Selles küsimuses viidatud isotermiline protsess on termodünaamiline protsess, mille puhul temperatuur püsib konstantsena. Temperatuuri (T) ja gaasi siseenergia muutuse vahelist seost väljendab järgmine võrrand:
Kui temperatuur on konstantne, siis on temperatuuri muutus null. Temperatuuri muutus on null, seega on siseenergia muutus null. Termodünaamika esimese seaduse rakendamine annab järgmised tulemused.
Termodünaamika esimene seadus :
Kui siseenergia (U) muutus on null, siis on gaasi poolt neeldunud soojus (Q) võrdne gaasi tehtud tööga (W). Kui gaas neelab soojust, saab ta lisaenergiat ja seda lisaenergiat kasutab gaas töö tegemiseks.
Seega gaasi poolt neeldunud soojus = gaasi tehtud töö = 5000 džauli.
4. Gaasi rõhu (P) ja ruumala (V) graafik on näidatud alloleval joonisel isotermilise protsessi käigus. Gaasi poolt protsessis AB neeldunud soojushulk on…
Arutelu
On teada :
Rõhk 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Rõhk 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
1. köide (V1) = 2 m3
2. köide (V2) = 6 m3
Küsis Protsessis AB gaasi poolt neeldunud soojus (Q)
Jawab :
Isotermiline = konstantne temperatuur. Kui temperatuur püsib konstantsena, on temperatuurimuutus null. Kui temperatuurimuutus on null, on siseenergia muutus null. Gaasi temperatuurimuutuse ja siseenergia muutuse vahelist seost väljendab järgmine võrrand:
Termodünaamika esimese seaduse rakendamisel saadakse järgmised tulemused:
Kui temperatuuri muutus on null, siis on gaasi poolt neeldunud soojus võrdne gaasi tehtud tööga. Protsessis AB gaasi poolt neeldunud soojuse leidmiseks arvutame gaasi tehtud töö ülaltoodud graafiku põhjal.
Gaasi tehtud töö = kõvera alune pindala AB = kolmnurga pindala + ristküliku pindala.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
L = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 × 105)(6-2)
L = ½ (5 x 105)(4) + (5 × 105)(4)
L = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
L = 30 x 105 Joule
W = 30 atm
Protsessis AB gaasi poolt neeldunud soojus (Q) = protsessis AB gaasi tehtud töö = 30 x 105 Džaul = 30 atmosfääri.
5. Termodünaamikas läbib ideaalne gaas isotermilise protsessi, kui...
A. gaasi oleku muutuste korral jääb temperatuur alati konstantseks
B. kõik molekulid liiguvad erineva kiirusega
C. Kõik gaasitingimused muudavad alati temperatuuri
D. peal suhu mida suurem on molekulaarne kiirus
E. gaasi rõhk ja maht ei muutu
Arutelu
Isotermiline või isotermiline tähendab konstantset temperatuuri.
Õige vastus on A.
