5 primjera primjene prvog zakona termodinamike na izotermne procese (konstantna temperatura)
1. Grafikon ispod prikazuje idealni plin koji prolazi kroz izotermni proces (pristup). Rad koji plin obavi u procesu AB je…
Rasprava
Izvršeni rad = površina ispod krivulje AB = površina trokuta + površina pravokutnika
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
Š = [4 x 105] + [8 x 105]
Š = 12 x 105 Džul
Rad koji plin obavi u AB procesu = 12 x 105 Džul
2. Rad koji idealni plin obavi u procesu ABC je…
Rasprava
Poznato je :
Tlak 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
Tlak 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
Svezak 1 (V1) = 10 litra = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Svezak 2 (V2) = 30 litra = 30 dm3 = 30 x 10-3 m3
Pitao Rad koji plin obavlja u procesu ABC
Jawab :
U procesu BC, volumen ostaje konstantan, pa plin ne obavlja rad. Plin obavlja rad samo u procesu AB jer se mijenja volumen. Stoga je rad koji plin obavi u procesu ABC = rad koji plin obavi u procesu AB.
Rad koji obavlja plin = površina ispod krivulje AB = površina trokuta + površina pravokutnika.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
Š = [50 x 105]+ [100 x 105]
Š = 150 x 105 Džul
Š = 1,5 x 107 Džul
3. Plin prolazi kroz izotermni proces. Količina topline koju plin mora apsorbirati da bi izvršio rad od 5000 džula je…
Rasprava
Poznato je :
Rad (W) = 5000 Džula
Pitao Apsorbirana toplina (Q)
Jawab :
Izotermni proces na koji se odnosi ovo pitanje je termodinamički proces u kojem temperatura ostaje konstantna. Odnos između temperature (T) i promjene unutarnje energije plina izražava se sljedećom jednadžbom:
Ako je temperatura konstantna, tada je promjena temperature jednaka nuli. Promjena temperature jednaka je nuli, stoga je i promjena unutarnje energije jednaka nuli. Primjenom prvog zakona termodinamike dobivamo sljedeće rezultate.
Prvi zakon termodinamike :
Ako je promjena unutarnje energije (U) jednaka nuli, tada je toplina (Q) koju plin apsorbira jednaka radu koji je plin obavio (W). Kada plin apsorbira toplinu, dobiva dodatnu energiju i tu dodatnu energiju plin koristi za obavljanje rada.
Dakle, toplina koju apsorbira plin = rad koji plin obavi = 5000 Joula.
4. Grafikon tlaka (P) u odnosu na volumen (V) plina koji prolazi kroz izotermni proces prikazan je na donjoj slici. Količina topline koju plin apsorbira u procesu AB je…
Rasprava
Poznato je :
Tlak 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Tlak 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Svezak 1 (V1) = 2 m3
Svezak 2 (V2) = 6 m3
Pitao Toplina (Q) koju apsorbira plin u procesu AB
Jawab :
Izoterma = konstantna temperatura. Ako temperatura ostane konstantna, promjena temperature je nula. Ako je promjena temperature nula, promjena unutarnje energije je nula. Odnos između promjene temperature i promjene unutarnje energije u plinu izražava se sljedećom jednadžbom:
Ako se primijeni na prvi zakon termodinamike, dobivaju se sljedeći rezultati:
Ako je promjena temperature nula, tada je toplina koju plin apsorbira jednaka radu koji je plin obavio. Da bismo pronašli toplinu koju je plin apsorbirao u procesu AB, izračunavamo rad koji je plin obavio na temelju gornjeg grafa.
Rad koji obavlja plin = površina ispod krivulje AB = površina trokuta + površina pravokutnika.
W = ½ (P2 - P.1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
Š = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
Š = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105)(4)
Š = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
Š = 30 x 105 Džul
W = 30 atm
Toplina (Q) koju apsorbira plin u procesu AB = rad koji plin izvrši u procesu AB = 30 x 105 Džul = 30 atmosfera.
5. U termodinamici, idealni plin prolazi kroz izotermni proces ako...
A. promjenama u plinovitom stanju, temperatura uvijek ostaje konstantna
B. sve molekule se kreću različitim brzinama
C. Svi plinoviti uvjeti uvijek mijenjaju temperaturu
D. na suhu veća je molekularna brzina
E. tlak i volumen plina se ne mijenjaju
Rasprava
Izotermno ili izotermno znači konstantna temperatura.
Točan odgovor je A.
