Esimerkki termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön soveltamisesta isokooriseen prosessiin (vakiotilavuus)

3 Esimerkkejä kysymyksistä termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön soveltamisesta isokoorisissa prosesseissa (vakiotilavuus)

1. Kaavio, joka esittää paineen (P) funktiona tilavuudesta (V) isokoorisessa prosessissa olevalle kaasulle. Kaasun tekemä työ prosessissa AB on…

Keskustelu
Prosessi AB = isokoorinen prosessi (vakiotilavuus). Isokoorisessa tilavuudessa kaasun tilavuus (ja tilan tilavuus) eivät muutu, joten kaasu ei tee työtä.

2. Kolme moolia yksiatomista kaasua 47 °C:n lämpötilassa^oC ja paine 2 x 10⁵ Pascal käy läpi isokoorisen prosessin, kunnes paine nousee arvoon 3 x 10⁵ Pascal. Kaasun sisäisen energian muutos on… Yleinen kaasuvakio (R) = 8,315 J/mol·K
Keskustelu
Se tiedetään :
Alkulämpötila (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K
Alkupaine (P₁) = 2 x 10⁵ Pa
Loppupaine (P₂) = 3 x 10⁵ Pa
Yleinen kaasuvakio (R) = 8,315 J/mol·K
Moolien lukumäärä (n) = 3
Kysytty Energian muutokset kaasussa
Jawab :
Isokoorisessa prosessissa tilavuus pysyy vakiona, joten kaasu ei tee työtä (W = 0).
Termodynamiikan ensimmäinen laki :
Tämän kaavan johtamisen perusteella voidaan päätellä, että isokoorisessa prosessissa systeemiin lisätty lämpö (Q) aiheuttaa systeemin sisäisen energian (U) kasvun. Käänteisesti systeemin vapauttama lämpö aiheuttaa systeemin sisäisen energian vähenemisen. Kuinka paljon kaasun sisäinen energia muuttuu? Kaasun sisäisen energian muutos lasketaan alla olevan sisäisen energian kaavan avulla.
Energia kaasussa :
Sisäisen energian muutoksen laskemiseksi on tiedettävä lopullinen lämpötila (T).₂Laske T₂ käyttäen Gay-Lussacin lain kaavaa.
Gay-Lussacin laki (isohorinen/vakiotilavuus) :
Laske kaasun energian muutos:
Kaasun sisäisen energian muutos on 5986,8 joulea.

3. Yhteensä 0,2 moolia yksiatomista kaasua 27 °C:n lämpötilassa^oC on suljetussa astiassa. Lämpömäärä, joka on absorboitava kaasun lämpötilan nostamiseksi 400 K:iin, on… Yleinen kaasuvakio (R) = 8,315 J/mol·K
Keskustelu
Se tiedetään :
Moolien lukumäärä (n) = 0,2 mol
Alkulämpötila (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Loppulämpötila (T₂) = 400 K
Yleinen kaasuvakio (R) = 8,315 J/mol·K
Kysytty Lämmön absorboituminen (Q)
Jawab :
Isokoorisessa prosessissa tilavuus pysyy vakiona, joten kaasu ei tee työtä (W = 0).
Termodynamiikan ensimmäinen laki :
Lämmön absorboituminen (Q) = kaasun sisäisen energian lisäys (U). Kaasun sisäisen energian muutos lasketaan alla olevan sisäisen energian kaavan avulla.
Energia kaasussa :
Kaasun absorboima lämpö = sisäisen energian muutos = 249,45 joulea.