30 De earste wet fan termodynamika - problemen en oplossingen
1. 3000 J waarmte wurdt tafoege oan in systeem en 2500 J wurk wurdt dien troch it systeem. Wat is de feroaring yn ynterne enerzjy fan it systeem?
Bekend:
Waarmte (Q) = +3000 Joule
Wurk (W) = +2500 Joule
Winske: de feroaring yn ynterne enerzjy fan it systeem
Oplossing:
De fergeliking fan 'e earste wet fan termodynamika
ΔU = QW
De tekenkonvinsjes:
Q is posityf as de waarmte tafoege wurdt oan it systeem
W is posityf as it systeem wurk dien hat
Q is negatyf as waarmte it systeem ferlit
W is negatyf as der wurk dien wurdt oan it systeem
De feroaring yn ynterne enerzjy fan it systeem:
ΔU = 3000-2500
ΔU = 500 Joule
Ynterne enerzjy nimt ta mei 500 Joules.
2. 2000 J waarmte wurdt tafoege oan in systeem en 2500 J wurk wurdt dien oan it systeem. Wat is de feroaring yn ynterne enerzjy fan it systeem?
Bekend:
Waarmte (Q) = +2000 Joule
Wurk (W) = -2500 Joule
Winske: De feroaring yn ynterne enerzjy fan it systeem
Oplossing:
ΔU = QW
ΔU = 2000-(-2500)
ΔU = 2000+2500
ΔU = 4500 Joule
Ynterne enerzjy nimt ta mei 4500 Joules.
3. 2000 J waarmte ferlit it systeem en 2500 J wurk wurdt dien oan it systeem. Wat is de feroaring yn ynterne enerzjy fan it systeem?
Bekend:
Waarmte (Q) = -2000 Joule
Wurk (W) = -3000 Joule
Winske: De feroaring yn ynterne enerzjy fan it systeem
Oplossing:
ΔU = QW
ΔU = -2000-(-3000)
ΔU = -2000+3000
ΔU = 1000 Joule
Ynterne enerzjy nimt ta mei 4500 Joules.
Fermelding:
- As waarmte tafoege wurdt oan it systeem, nimt de ynterne enerzjy fan it systeem ta
- As waarmte it systeem ferlit, nimt de ynterne enerzjy fan it systeem ôf
- As it wurk troch it systeem dien wurdt, nimt de ynterne enerzjy fan it systeem ôf
- As it wurk oan it systeem dien wurdt, dan nimt de ynterne enerzjy fan it systeem ta
4. Berekenje de feroaring yn ynterne enerzjy fan 2 mol fan in ideaal gas as 400 J waarmte tafoege wurdt, en it gas útwreidet, wêrtroch't it 300 J wurk docht oan syn omjouwing.
Oplossing:
Mei help fan de earste wet fan termodynamika: \( \ΔU = Q – W \):
\[ \Delta U = 400 – 300 = 100\, \text{J} \]
5. Bepale de waarmte-oerdracht foar in systeem dat 200 J wurk útfiert oan syn omjouwing en in feroaring yn ynterne enerzjy hat fan 50 J.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[ Q = ΔU + W = 50 + 200 = 250, J \]
6. Bereken it wurk dat in systeem docht as it 600 J waarmte opnimt en syn ynterne enerzjy mei 150 J tanimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
W = Q – ΔU = 600 – 150 = 450, J
\]
7. Bepale de waarmte-oerdracht foar in systeem dat 500 J wurk útfiert en syn ynterne enerzjy mei 100 J ôfnimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
Q = ΔU + W = (-100) + 500 = 400, J
\]
8. Berekenje de feroaring yn ynterne enerzjy as 300 J waarmte ferlern giet en 200 J wurk oan it systeem dien wurdt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
\Delta U = -300 + 200 = -100\, \text{J}
\]
9. Bepale it wurk dat dien wurdt oan in systeem as it 400 J waarmte ferliest en syn ynterne enerzjy mei 200 J ôfnimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
W = ΔU – Q = (-200) – (-400) = 200, J
\]
10. Berekenje de waarmte-oerdracht as de ynterne enerzjy fan in systeem mei 100 J tanimt en der 50 J wurk oan it systeem dien wurdt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
Q = ΔU + W = 100 + 50 = 150, J
\]
11. Bepale de feroaring yn ynterne enerzjy as in systeem 250 J waarmte opnimt en 150 J wurk oan syn omjouwing útfiert.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
\Delta U = Q – W = 250 – 150 = 100\, \text{J}
\]
12. Bereken it wurk dat it systeem docht as it 300 J waarmte ferliest, en syn ynterne enerzjy mei 100 J ôfnimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
W = Q – ΔU = -300 – (-100) = -200, J
\]
13. Bepale de waarmte-oerdracht foar in systeem dat 400 J wurk docht oan syn omjouwing en syn ynterne enerzjy nimt ta mei 150 J.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
Q = ΔU + W = 150 + 400 = 550, J
\]
14. Berekenje de feroaring yn ynterne enerzjy as 500 J waarmte tafoege wurdt, en it systeem 300 J wurk docht oan syn omjouwing.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
\Delta U = Q – W = 500 – 300 = 200\, \text{J}
\]
15. Bepale it wurk dat it systeem docht as it 600 J waarmte opnimt, en syn ynterne enerzjy mei 200 J tanimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
W = Q – ΔU = 600 – 200 = 400, J
\]
16. Bereken de waarmte-oerdracht as in systeem 700 J wurk útfiert en syn ynterne enerzjy mei 300 J ôfnimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
Q = ΔU + W = (-300) + 700 = 400, J
\]
17. Bepale de feroaring yn ynterne enerzjy as 800 J waarmte ferlern giet en 400 J wurk oan it systeem dien wurdt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
\Delta U = -800 + 400 = -400\, \text{J}
\]
18. Bereken it wurk dat oan it systeem dien wurdt as it 900 J waarmte ferliest, en syn ynterne enerzjy mei 500 J ôfnimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
W = ΔU – Q = (-500) – (-900) = 400, J
\]
19. Bepale de waarmte-oerdracht as de ynterne enerzjy fan in systeem mei 600 J tanimt, en 300 J wurk oan it systeem dien wurdt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
Q = ΔU + W = 600 + 300 = 900, J
\]
20. Berekenje de feroaring yn ynterne enerzjy as in systeem 700 J waarmte opnimt en 350 J wurk oan syn omjouwing útfiert.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
\Delta U = Q – W = 700 – 350 = 350\, \text{J}
\]
21. Bepale it wurk dat it systeem docht as it 800 J waarmte ferliest, en syn ynterne enerzjy mei 400 J ôfnimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
W = Q – ΔU = -800 – (-400) = -400, J
\]
22. Bereken de waarmte-oerdracht as in systeem 900 J wurk docht oan syn omjouwing, en syn ynterne enerzjy nimt ta mei 450 J.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
Q = ΔU + W = 450 + 900 = 1350, J
\]
23. Bepale de feroaring yn ynterne enerzjy as 1000 J waarmte tafoege wurdt, en it systeem 500 J wurk docht oan syn omjouwing.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
\Delta U = Q – W = 1000 – 500 = 500\, \text{J}
\]
24. Bereken it wurk dat it systeem docht as it 1100 J waarmte opnimt, en syn ynterne enerzjy mei 550 J tanimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
W = Q – ΔU = 1100 – 550 = 550, J
\]
25. Bepale de waarmte-oerdracht as in systeem 1200 J wurk útfiert, en syn ynterne enerzjy mei 600 J ôfnimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
Q = ΔU + W = (-600) + 1200 = 600, J
\]
26. Bereken de feroaring yn ynterne enerzjy as 1300 J waarmte ferlern giet en 650 J wurk oan it systeem dien wurdt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
\Delta U = -1300 + 650 = -650\, \text{J}
\]
27. Bepale it wurk dat oan it systeem dien wurdt as it 1400 J waarmte ferliest, en syn ynterne enerzjy mei 700 J ôfnimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
W = ΔU – Q = (-700) – (-1400) = 700, J
\]
28. Berekenje de waarmte-oerdracht as de ynterne enerzjy fan in systeem mei 800 J tanimt, en 400 J wurk oan it systeem dien wurdt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
Q = ΔU + W = 800 + 400 = 1200, J
\]
29. Bepale de feroaring yn ynterne enerzjy as in systeem 1500 J waarmte opnimt en 750 J wurk oan syn omjouwing útfiert.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
\Delta U = Q – W = 1500 – 750 = 750\, \text{J}
\]
30. Bereken it wurk dat it systeem docht as it 1600 J waarmte ferliest, en syn ynterne enerzjy mei 800 J ôfnimt.
Oplossing:
Mei help fan 'e earste wet fan termodynamika:
\[
W = Q – ΔU = -1600 – (-800) = -800, J
\]
Dizze problemen en oplossingen binne ûntworpen om in wiidweidich begryp te jaan fan 'e earste wet fan termodynamika, dy't stelt dat de feroaring yn ynterne enerzjy fan in sletten systeem gelyk is oan 'e waarmte dy't tafoege wurdt oan it systeem minus it wurk dat troch it systeem dien wurdt.
