30 Termodinamikaren lehen legea – arazoak eta irtenbideak
1. 3000 J bero gehitzen zaizkio sistema bati eta 2500 J lana egiten du sistemak. Zein da sistemaren barne-energiaren aldaketa?
Ezaguna:
Beroa (Q) = +3000 Joule
Lana (W) = +2500 Joule
Bilatzen dena: sistemaren barne-energiaren aldaketa
irtenbidea:
Termodinamikaren lehen legearen ekuazioa
ΔU = QW
Zeinu-konbentzioak:
Q positiboa da sistemari beroa gehitzen bazaio.
W positiboa da sistemak lana egiten badu.
Q negatiboa da beroa sistematik irteten bada.
W negatiboa da sisteman lana egiten bada.
Sistemaren barne-energiaren aldaketa:
ΔU = 3000-2500
ΔU = 500 Joule
Barne-energia 500 Joule handitzen da.
2. 2000 J bero gehitzen zaizkio sistema bati eta 2500 J lana egiten zaio sistemari. Zein da sistemaren barne-energiaren aldaketa?
Ezaguna:
Beroa (Q) = +2000 Joule
Lana (W) = -2500 Joule
Bilatzen dena: Sistemaren barne-energiaren aldaketa
irtenbidea:
ΔU = QW
ΔU = 2000-(-2500)
ΔU = 2000+2500
ΔU = 4500 Joule
Barne-energia 4500 Joule handitzen da.
3. 2000 J bero irteten dira sistematik eta 2500 J lana egiten da sisteman. Zein da sistemaren barne-energiaren aldaketa?
Ezaguna:
Beroa (Q) = -2000 Joule
Lana (W) = -3000 Joule
Bilatzen dena: Sistemaren barne-energiaren aldaketa
irtenbidea:
ΔU = QW
ΔU = -2000-(-3000)
ΔU = -2000+3000
ΔU = 1000 Joule
Barne-energia 4500 Joule handitzen da.
Ondorioa:
– Sistemari beroa gehitzen bazaio, sistemaren barne-energia handitzen da
– Beroa sistematik irteten bada, sistemaren barne-energia gutxitzen da
– Sistemak lana egiten badu, sistemaren barne-energia gutxitzen da
– Sisteman lana egiten bada, sistemaren barne-energia handitzen da
4. Kalkulatu gas ideal baten 2 mol-en barne-energiaren aldaketa 400 J bero gehitzen zaizkionean, eta gasa hedatu egiten denean, 300 J-ko lana eginez ingurunean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz: (ΔU = Q – W):
\[ ΔU = 400 – 300 = 100, J \]
5. Zehaztu ingurunean 200 J-ko lana egiten duen eta 50 J-ko barne-energiaren aldaketa duen sistema baten bero-transferentzia.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[ Q = ΔU + W = 50 + 200 = 250, J \]
6. Kalkulatu sistema batek egindako lana 600 J bero xurgatzen duenean eta bere barne-energia 150 J handitzen denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
W = Q – ΔU = 600 – 150 = 450, J
\]
7. Zehaztu 500 J-ko lana egiten duen eta bere barne-energia 100 J-tan gutxitzen den sistema baten bero-transferentzia.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
Q = ΔU + W = (-100) + 500 = 400, J
\]
8. Kalkulatu barne-energiaren aldaketa 300 J bero galtzen direnean eta sisteman 200 J lana egiten denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
ΔU = -300 + 200 = -100, J
\]
9. Zehaztu sistema batek 400 J bero galtzen dituenean eta bere barne-energia 200 J gutxitzen denean egiten duen lana.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
W = ΔU – Q = (-200) – (-400) = 200, J
\]
10. Kalkulatu bero-transferentzia sistema baten barne-energia 100 J handitzen denean eta sisteman 50 J-ko lana egiten denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
Q = ΔU + W = 100 + 50 = 150, J
\]
11. Zehaztu barne-energiaren aldaketa sistema batek 250 J bero xurgatzen duenean eta 150 J lana egiten duenean ingurunean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
ΔU = Q – W = 250 – 150 = 100, \text{J}
\]
12. Kalkulatu sistemak egindako lana 300 J bero galtzen dituenean, eta bere barne-energia 100 J gutxitzen denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
W = Q – ΔU = -300 – (-100) = -200, J
\]
13. Zehaztu ingurunean 400 J-ko lana egiten duen eta bere barne-energia 150 J-tan handitzen den sistema baten bero-transferentzia.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
Q = ΔU + W = 150 + 400 = 550, J
\]
14. Kalkulatu barne-energiaren aldaketa 500 J bero gehitzen direnean, eta sistemak 300 J-ko lana egiten duenean ingurunean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
ΔU = Q – W = 500 – 300 = 200, \text{J}
\]
15. Zehaztu sistemak egindako lana 600 J bero xurgatzen duenean, eta bere barne-energia 200 J handitzen denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
W = Q – ΔU = 600 – 200 = 400, J
\]
16. Kalkulatu bero-transferentzia sistema batek 700 J-ko lana egiten duenean eta bere barne-energia 300 J-tan jaisten denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
Q = ΔU + W = (-300) + 700 = 400, J
\]
17. Zehaztu barne-energiaren aldaketa 800 J bero galtzen direnean eta sisteman 400 J lana egiten denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
ΔU = -800 + 400 = -400, J
\]
18. Kalkulatu sistemak 900 J bero galtzen dituenean eta bere barne-energia 500 J gutxitzen denean egiten duen lana.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
W = ΔU – Q = (-500) – (-900) = 400, J
\]
19. Zehaztu bero-transferentzia sistema baten barne-energia 600 J-tan handitzen denean eta sisteman 300 J-ko lana egiten denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
Q = ΔU + W = 600 + 300 = 900, J
\]
20. Kalkulatu barne-energiaren aldaketa sistema batek 700 J bero xurgatzen duenean eta 350 J lana egiten duenean ingurunean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
ΔU = Q – W = 700 – 350 = 350, \text{J}
\]
21. Zehaztu sistemak egindako lana 800 J bero galtzen dituenean, eta bere barne-energia 400 J gutxitzen denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
W = Q – ΔU = -800 – (-400) = -400, J
\]
22. Kalkulatu bero-transferentzia sistema batek 900 J-ko lana egiten duenean ingurunean, eta bere barne-energia 450 J-tan handitzen denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
Q = ΔU + W = 450 + 900 = 1350, J
\]
23. Zehaztu barne-energiaren aldaketa 1000 J bero gehitzen direnean, eta sistemak 500 J-ko lana egiten duenean ingurunean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
ΔU = Q – W = 1000 – 500 = 500, \text{J}
\]
24. Kalkulatu sistemak egindako lana 1100 J bero xurgatzen duenean, eta bere barne-energia 550 J handitzen denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
W = Q – ΔU = 1100 – 550 = 550, J
\]
25. Zehaztu bero-transferentzia sistema batek 1200 J-ko lana egiten duenean, eta bere barne-energia 600 J-tan jaisten denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
Q = ΔU + W = (-600) + 1200 = 600, J
\]
26. Kalkulatu barne-energiaren aldaketa 1300 J bero galtzen direnean eta sisteman 650 J lana egiten denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
ΔU = -1300 + 650 = -650, J
\]
27. Zehaztu sistemak 1400 J bero galtzen dituenean eta bere barne-energia 700 J gutxitzen denean egiten duen lana.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
W = ΔU – Q = (-700) – (-1400) = 700, J
\]
28. Kalkulatu bero-transferentzia sistema baten barne-energia 800 J handitzen denean eta sisteman 400 J-ko lana egiten denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
Q = ΔU + W = 800 + 400 = 1200, J
\]
29. Zehaztu barne-energiaren aldaketa sistema batek 1500 J bero xurgatzen duenean eta 750 J lana egiten duenean ingurunean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
ΔU = Q – W = 1500 – 750 = 750, \text{J}
\]
30. Kalkulatu sistemak egindako lana 1600 J bero galtzen dituenean, eta bere barne-energia 800 J gutxitzen denean.
Irtenbidea:
Termodinamikaren lehenengo legea erabiliz:
\[
W = Q – ΔU = -1600 – (-800) = -800, J
\]
Problema eta irtenbide hauek termodinamikaren lehen legea ulertzeko diseinatuta daude, zeinak dioen sistema itxi baten barne-energiaren aldaketa sistemari gehitzen zaion beroaren eta sistemak egindako lana kentzearen berdina dela.
