5 exemplos de aplicación da primeira lei da termodinámica a procesos isotérmicos (temperatura constante)
1. O gráfico seguinte mostra un gas ideal sometido a proceso isotérmico (enfoque). O traballo realizado polo gas no proceso AB é…
Discusión
Traballo realizado = área baixo a curva AB = área do triángulo + área do rectángulo
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 × 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 x 105]
L = 12 x 105 Joule
O traballo realizado polo gas no proceso AB = 12 x 105 Joule
2. O traballo realizado por un gas ideal no proceso ABC é…
Discusión
É coñecido :
Presión 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
Presión 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
Volume 1 (V1) = 10 litros = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Volume 2 (V2) = 30 litros = 30 dm3 = 30 x 10-3 m3
Preguntado/a Traballo realizado polo gas no proceso ABC
Jawab :
No proceso BC, o volume permanece constante, polo que o gas non realiza traballo. O gas só realiza traballo no proceso AB porque hai unha variación de volume. Polo tanto, o traballo realizado polo gas no proceso ABC = o traballo realizado polo gas no proceso AB.
Traballo realizado polo gas = área baixo a curva AB = área do triángulo + área do rectángulo.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 × 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 × 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
L = 150 x 105 Joule
L = 1,5 x 107 Joule
3. Un gas sofre un proceso isotérmico. A cantidade de calor que debe absorber para que o gas realice 5000 joules de traballo é…
Discusión
É coñecido :
Traballo (W) = 5000 Joules
Preguntado/a Calor absorbida (Q)
Jawab :
O proceso isotérmico ao que se fai referencia nesta pregunta é un proceso termodinámico no que a temperatura permanece constante. A relación entre a temperatura (T) e o cambio na enerxía interna dun gas exprésase mediante a seguinte ecuación:
Se a temperatura é constante, entón a variación de temperatura é cero. Unha variación de temperatura é cero, polo tanto, a variación de enerxía interna é cero. A aplicación da primeira lei da termodinámica produce os seguintes resultados.
Primeira lei da termodinámica :
Se a variación da enerxía interna (U) é cero, entón a calor (Q) absorbida polo gas é igual ao traballo realizado polo gas (W). Cando o gas absorbe calor, obtén enerxía adicional e esta enerxía adicional é utilizada polo gas para realizar traballo.
Polo tanto, a calor absorbida polo gas = traballo realizado polo gas = 5000 Joules.
4. A gráfica da presión (P) fronte ao volume (V) dun gas que sofre un proceso isotérmico móstrase na figura seguinte. A cantidade de calor absorbida polo gas no proceso AB é…
Discusión
É coñecido :
Presión 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Presión 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Volume 1 (V1) = 2 m3
Volume 2 (V2) = 6 m3
Preguntado/a Calor (Q) absorbida polo gas no proceso AB
Jawab :
Isotérmica = temperatura constante. Se a temperatura permanece constante, a variación de temperatura é cero. Se a variación de temperatura é cero, a variación de enerxía interna é cero. A relación entre a variación de temperatura e a variación de enerxía interna nun gas exprésase coa seguinte ecuación:
Se aplicamos a primeira lei da termodinámica, obtéñense os seguintes resultados:
Se o cambio de temperatura é cero, entón a calor absorbida polo gas é igual ao traballo realizado por este. Para atopar a calor absorbida polo gas no proceso AB, calculamos o traballo realizado polo gas baseándonos no gráfico anterior.
Traballo realizado polo gas = área baixo a curva AB = área do triángulo + área do rectángulo.
W = ½ (P2 - Páx1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
A = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
A = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105)(4)
A = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
L = 30 x 105 Joule
W = 30 atm
Calor (Q) absorbida polo gas no proceso AB = traballo realizado polo gas no proceso AB = 30 x 105 Joule = 30 atmosferas.
5. En termodinámica, un gas ideal sofre un proceso isotérmico se...
A. cambios no estado do gas, a temperatura permanece sempre constante
B. todas as moléculas móvense a diferentes velocidades
C. Todas as condicións de gas sempre cambian de temperatura
D. en suhu canto maior sexa a velocidade molecular
E. a presión e o volume do gas non cambian
Discusión
Isotérmico ou isotérmico significa temperatura constante.
A resposta correcta é A.
