Isiokwu Usoro Thermodynamic: Isothermal Adiabatic Isochoric Isobaric
E nwere usoro thermodynamic anọ, ya bụ usoro Isothermal, usoro isochoric, usoro isobaric na usoro adiabatic.
Usoro Isothermal (okpomọkụ na-adịgide adịgide)
N'usoro isothermal, a na-eme ka okpomọkụ sistemụ ahụ dịgide otu otu. N'echiche, usoro nyochara bụ gas zuru oke. Okpomọkụ gas zuru oke kwekọrọ kpọmkwem na ike gas dị n'ime (U = 3/2 n RT). T anaghị agbanwe agbanwe, yabụ U anaghị agbanwe agbanwe. Ya mere, ọ bụrụ na etinyere ya na usoro isothermal, iwu mbụ nke usoro thermodynamic na-aghọ:
Δ U = Q – W
Ike dị n'ime anaghị agbanwe agbanwe, yabụ Δ U = 0.
0 = Q – W
Q = W
Dabere na nha nhata a, na usoro isothermal (okpomọkụ na-adịgide adịgide), sistemụ ahụ na-eji okpomọkụ (Q) agbakwunyere na sistemụ ahụ arụ ọrụ (W).
A na-egosi mgbanwe na nrụgide na olu nke sistemụ ahụ na usoro isothermal site na eserese dị n'okpuru:
Olu sistemụ mbụ = V1 (obere olu) na nrụgide sistemụ = P1 (nnukwu nrụgide). Ka okpomọkụ sistemụ ahụ wee dịgide, mgbe etinyere okpomọkụ na sistemụ ahụ, sistemụ ahụ na-agbasa ma na-arụ ọrụ na gburugburu ebe obibi. Mgbe sistemụ ahụ rụchara ọrụ na gburugburu ebe obibi, olu sistemụ ahụ na-agbanwe gaa na V2 (mmụba olu sistemụ) na mgbanwe nrụgide sistemụ gaa na P2 (mbelata nrụgide sistemụ). Ọdịdị nke eserese ahụ gbagọrọ agbagọ n'ihi na nrụgide sistemụ anaghị agbanwe mgbe niile n'oge usoro ahụ. Ọnụọgụ ọrụ emere sistemụ = mpaghara gbara ọchịchịrị.
Usoro Adiabatic
N'ime usoro adiabatic, a naghị etinye okpomọkụ na sistemụ ahụ ma ọ bụ hapụ sistemụ ahụ (Q = 0). Usoro adiabatic nwere ike ime na sistemụ mechiri emechi nke ọma. Maka sistemụ mechiri emechi nke ọma, ọ naghị adịkarị okpomọkụ nke na-abanye n'ime sistemụ ahụ ma ọ bụ na-apụ na sistemụ ahụ. Usoro adiabatic nwekwara ike ime na sistemụ mechiri emechi nke na-adịghị iche.
N'okwu a, a ga-emerịrị usoro a ngwa ngwa ka okpomọkụ ghara ịgbaga na sistemụ ahụ ma ọ bụ pụọ na sistemụ ahụ. Ọ bụrụ na etinyere ya na usoro adiabatic, iwu mbụ Thermodynamic equation ga-agbanwe:
Δ U = Q – W
Ọ dịghị okpomọkụ dị n'ime ma ọ bụ na-apụ na sistemụ ahụ, yabụ Q = 0.
Δ U = 0 – W
Δ U = -W
Ọ bụrụ na a pịa sistemụ ahụ ngwa ngwa (a na-arụ ọrụ na sistemụ ahụ), mgbe ahụ ọrụ ahụ ga-abụ ihe na-adịghị mma. N'ihi na W bụ ihe na-adịghị mma, mgbe ahụ U ga-abụ ihe dị mma (ike dị na sistemụ ahụ na-abawanye). N'aka nke ọzọ, ọ bụrụ na sistemụ ahụ gbasaa ngwa ngwa (usoro ahụ na-arụ ọrụ), mgbe ahụ W ga-abụ ihe dị mma. Ebe ọ bụ na W bụ ihe dị mma, U ga-abụ ihe na-adịghị mma (ike dị na sistemụ ahụ na-ebelata). Ike dị na sistemụ ahụ (gas kacha mma) ga-adaba na okpomọkụ (U = 3/2 n RT), ya mere, ọ bụrụ na ike dị na sistemụ ahụ amụbaa, mgbe ahụ okpomọkụ sistemụ ahụ ga-abawanye. N'aka nke ọzọ, ọ bụrụ na ike dị na sistemụ ahụ ebelata, mgbe ahụ okpomọkụ sistemụ ahụ ga-ebelata.
A na-egosi mgbanwe na nrụgide sistemụ na olu na usoro adiabatic site na eserese dị n'okpuru:
Usoro adiabatic dị na eserese a (usoro 1-2) dị elu karịa usoro isothermal (usoro 1-3). Ọdịiche dị elu a na-egosi na maka otu mmụba olu ahụ, nrụgide sistemụ na-ebelata karịa na usoro adiabatic karịa usoro isothermal. Nrụgide sistemụ na-ebelata karịa na usoro adiabatic n'ihi na mgbe mgbasa adiabatic mere, okpomọkụ sistemụ na-ebelatakwa. Okpomọkụ kwekọrọ na nrụgide ahụ, ya mere ọ bụrụ na okpomọkụ sistemụ ada, nrụgide sistemụ na-ebelatakwa. N'adịghị ka usoro isothermal, okpomọkụ sistemụ na-adịgide mgbe niile. Ya mere, na usoro isothermal, okpomọkụ anaghị emetụta mbelata nrụgide ahụ.
Otu ihe atụ nke usoro adiabatically na-eme na injin ọkụ dị n'ime, dịka injin dizel na injin petrol. Na injin dizel, a na-etinye ikuku n'ime silinda, a na-etinyekwa ikuku dị n'ime silinda ngwa ngwa site na iji piston (a na-arụ ọrụ na ikuku). Usoro mkpakọ adiabatic (mbelata olu sistemụ) ka a na-egosi site na usoro 2-1. N'ihi nrụgide adiabatic ngwa ngwa, okpomọkụ na-arị elu ngwa ngwa. N'otu oge ahụ, a na-efesa dizel n'ime silinda site na injector, a na-akpalikwa ngwakọta ahụ ozugbo. Na injin petrol, a na-etinye ngwakọta nke ikuku na petrol n'ime silinda wee pịa ya ngwa ngwa site na iji piston. N'ihi na a na-akwali ya ngwa ngwa n'ụzọ adiabat, okpomọkụ na-arị elu ngwa ngwa. N'otu oge ahụ, ọkụ na-agba ọkụ ka usoro ọkụ wee mee.
Usoro Isochoric (olu na-agbanwe agbanwe)
N'usoro Isochoric, a na-eme ka olu sistemụ ahụ dịgide otu otu. Ebe ọ bụ na olu sistemụ ahụ na-agbanwe agbanwe mgbe niile, sistemụ ahụ enweghị ike ịrụ ọrụ na gburugburu ebe obibi. Gburugburu ebe obibi enweghịkwa ike ịrụ ọrụ na sistemụ ahụ. Ọ bụrụ na etinyere ya na usoro isochoric, iwu mbụ nke usoro thermodynamic na-agbanwe ka ọ bụrụ:
Δ U = Q – W
Sistemụ ahụ anaghị arụ ọrụ na gburugburu ebe obibi, yabụ W = 0
Δ U = Q – 0
Δ U = Q
Site na nsonaazụ a, anyị nwere ike ikwubi na n'usoro isochoric (olu na-agbanwe agbanwe), a na-eji okpomọkụ (Q) agbakwunyere na sistemụ ahụ eme ka ike dị na sistemụ ahụ dịkwuo elu. E gosipụtara mgbanwe na nrụgide sistemụ na olu na usoro isochoric site na eserese dị n'okpuru:
Na mbụ, nrụgide sistemụ = p 1 (obere nrụgide). Okpomọkụ ọzọ nke sistemụ ahụ na-eme ka ike dị na sistemụ ahụ mụbaa. Ka ike dị na sistemụ ahụ na-abawanye, okpomọkụ sistemụ ahụ (gas kacha mma) na-abawanye (U = 3/2 n RT). Okpomọkụ ahụ dabara kpọmkwem na nrụgide. Ya mere, ọ bụrụ na okpomọkụ sistemụ amụba, nrụgide sistemụ ahụ na-abawanye (p 2 ). N'ihi olu sistemụ na-adịgide adịgide, ọ dịghị ọrụ a rụrụ (enweghị mpaghara agba).
N'usoro isochoric, sistemụ ahụ enweghị ike ịrụ ọrụ na gburugburu ebe obibi. N'otu aka ahụ, gburugburu ebe obibi enweghị ike ịrụ ọrụ na sistemụ ahụ. Nke a bụ n'ihi na, n'usoro isochoric, olu sistemụ na-adịgide adịgide mgbe niile. E nwere ụdị ọrụ ụfọdụ na-anaghị agụnye mgbanwe olu. Yabụ ọ bụ ezie na olu sistemụ ahụ anaghị agbanwe agbanwe, enwere ike ịrụ ọrụ na sistemụ ahụ. Dịka ọmụmaatụ, enwere fan + batrị n'ime akpa mechiri emechi. Fan ahụ nwere ike ịtụgharị site na iji ike site na batrị. N'okwu a, a na-ewere fan, batrị, na ikuku dị n'ime akpa ahụ dị ka sistemụ.
Mgbe fan ahụ na-atụgharị, fan ahụ na-arụ ọrụ, na-egwu egwu dị n'ime akpa ahụ. N'otu oge ahụ, ike kinetic nke fan ahụ na-aghọ ike n'ikuku. Ike eletriki dị na batrị ahụ, n'ezie, na-ebelata n'ihi na ọ gbanwere ọdịdị ya ka ọ bụrụ ike n'ikuku. Ihe atụ a na-egosi na n'usoro isochoric (olu na-adị mgbe niile), a ka nwere ike ịrụ ọrụ na sistemụ ahụ (ọrụ nke na-agụnyeghị mgbanwe olu).
Usoro Isobaric (nrụgide mgbe niile)
N'usoro isobaric, a na-eme ka nrụgide sistemụ na-adịgide adịgide. Ebe ọ bụ na nrụgide na-adịgide adịgide, mgbanwe ike dị n'ime ( Δ U), okpomọkụ (Q) na ọrụ (W) na usoro isobaric abụghị efu. Ya mere, usoro thermodynamics nke iwu mbụ agbanwebeghị.
ΔU = Q - W
A na-egosi mgbanwe na nrụgide na olu gas na usoro isobaric site na eserese dị n'okpuru:
Nke mbụ, olu sistemụ = V1 (obere olu). N'ihi na nrụgide na-adịgide, yabụ mgbe etinyere okpomọkụ na sistemụ ahụ, sistemụ ahụ na-agbasa ma na-arụ ọrụ na gburugburu ebe obibi. Mgbe ọ rụchara ọrụ na gburugburu ebe obibi, olu sistemụ na-agbanwe gaa na V2 (olu sistemụ na-abawanye). Ọnụọgụ ọrụ (W) arụchara sistemụ = mpaghara gbara ọchịchịrị.
Ajụjụ 1:
Usoro dị n'okpuru nke 1-2 na eserese abụọ dị n'okpuru na-egosi mgbasawanye gas (mmụba olu gas) nke na-eme n'ụzọ adiabatic na n'ụzọ isothermally. N'ime usoro dị aṅaa, ọrụ gas na-arụ pere mpe?
Ọrụ gas na-arụ n'usoro adiabatic dị obere karịa ọrụ gas na usoro isothermal. Mpaghara agba ọchịchịrị = ọrụ gas na-arụ n'oge usoro mgbasa (mmụba na olu gas). Mpaghara agba ọchịchịrị na usoro adiabatic dị obere karịa mpaghara agba ọchịchịrị nke usoro isothermal.
Ajụjụ 2:
A na-egosi usoro thermodynamic na eserese dị n'okpuru. Usoro ab na dc = usoro isochoric (olu na-agbanwe agbanwe). Usoro bc na ad = usoro isobaric (nrụgide na-agbanwe agbanwe). Na usoro ab, a na-agbakwunye okpomọkụ (Q) 600 Joules na sistemụ ahụ. Na usoro bc, a na-agbakwunye okpomọkụ (Q) 800 Joules na sistemụ ahụ.
a) Mgbanwe ike na usoro ab
b) Mgbanwe ike na usoro abc
c) Okpomọkụ niile agbakwunyere na usoro ADC
P 1 = 2 x 10 5 Pa = 2 x 10 5 N / m 2
P 2 = 4 x 10 5 Pa = 4 x 10 5 N / m 2
V 1 = lita 2 = 2 dm 3 = 2 x 10 -3 m 3
V 2 = lita 4 = 2 dm 3 = 4 x 10 -3 m 3
ngwọta
a) Mgbanwe ike dị n'ime na usoro ab
N'ime usoro ab, a na-agbakwunye okpomọkụ 600 J na sistemụ ahụ. Usoro ab = usoro isochoric (olu na-adịgide adịgide). N'ime usoro isochoric, mgbakwunye okpomọkụ na sistemụ ahụ na-eme ka ike dịkwuo na sistemụ ahụ. Ya mere, ike na-agbanwe na sistemụ ahụ mgbe ọ natara okpomọkụ:
ΔU = Q
ΔU = 600 J
b) Mgbanwe ike na usoro abc
Usoro ab = usoro isochoric (olu na-agbanwe agbanwe). N'ime usoro ab, a na-agbakwunye okpomọkụ 600 J na sistemụ ahụ. N'ihi olu na-agbanwe agbanwe, sistemụ ahụ anaghị arụ ọrụ ọ bụla.
Usoro bc = usoro isobaric (nrụgide na-adịgide adịgide). Na usoro bc, a na-agbakwunye okpomọkụ (Q) 800 Joules na sistemụ ahụ. Na usoro isobaric, sistemụ ahụ nwere ike ịrụ ọrụ. Ọnụọgụ ọrụ sistemụ na-arụ na usoro bc (usoro isobaric) bụ:
W = P (V2 – V1 ) — nrụgide na-adịgide adịgide
W = P2 ( V2 – V1 )
W = 4 x 10 5 N/m 2 (4 x 10 -3 m 3 – 2 x 10 -3 m 3 )
W = 4 x 10 5 N/m 2 (2 x 10 -3 m 3 )
W = 8 x 10 Joule 2
W = Joule 800
Okpomọkụ niile agbakwunyere na sistemụ ahụ n'oge usoro abc bụ:
Ngụkọta Q = Q ab + Q bc
Ngụkọta Q = 600 J + 800 J
Ngụkọta Q = Joules 1400
Ọrụ niile sistemụ ahụ rụrụ na usoro abc bụ:
Mkpokọta W = W ab + W bc
Ngụkọta W = 0 + W bc
Ngụkọta W = 0 + Joule 800
Ngụkọta W = Joule 800
Mgbanwe ike dị n'ime na usoro abc = 600 J
c) Okpomọkụ niile agbakwunyere na usoro ADC
Enwere ike ịgbakọ okpomọkụ niile agbakwunyere na sistemụ ahụ site na nha nhata dị n'okpuru:
ΔU = Q-W
Q = ΔU + W
Okpomọkụ niile agbakwunyere na usoro adc = mgbanwe ike dị n'ime na adc + ọrụ na usoro adc.
Okpomọkụ na ọrụ na-etinye aka na mbufe ike n'etiti sistemụ na gburugburu ebe obibi, ebe mgbanwe ike dị n'ime bụ ihe si na mbufe ike n'etiti sistemụ na gburugburu ebe obibi pụta. Ya mere, mgbanwe ike anaghị adabere na usoro mbufe ike. N'aka nke ọzọ, okpomọkụ na ọrụ na-adabere na usoro ahụ. Na usoro isochoric (usoro olu na-adịgide adịgide), mbufe ike na-abụ naanị n'ụdị okpomọkụ, ebe ọrụ anaghị arụ ọrụ. Na usoro isobaric (nrụgide na-adịgide adịgide), mbufe ike na-agụnye okpomọkụ na ọrụ. Ọ bụ ezie na ọ dabereghị na usoro ahụ, ike na-agbanwe dabere na ọnọdụ mbụ na ọnọdụ nke usoro njedebe. Ọ bụrụ na ọnọdụ mbụ na nke ikpeazụ bụ otu, mgbanwe na ike na-abụkarị otu, ọ bụ ezie na usoro ahụ dị iche.
Ọnọdụ mbụ na nke ikpeazụ maka usoro abc dị na eserese dị n'elu = ọnọdụ mbụ na nke ikpeazụ nke usoro adc. Ya mere, ike dị n'ime na-agbanwe na usoro adc = 600 J.
Ọrụ zuru oke (W) arụrụ na adc = usoro W na ad + W na usoro dc.
Usoro mgbasa ozi bụ usoro isobaric (nrụgide na-adịgide adịgide), ebe usoro dc bụ usoro isochoric (olu na-adịgide adịgide). N'ihi olu na-adịgide adịgide, ọ dịghị ọrụ emere na usoro dc. Nke mbụ, anyị na-agbakọ ọrụ emere na usoro mgbasa ozi.
W ad = P ( V2 - V1 )
W ad = P1 ( V2 - V1 )
W ad = 2 x 10 5 N/m 2 (4 x 10 ‐3 m 3 - 2 x 10 ‐3 m 3 )
W ad = 2 x 10 5 N/m 2 (2 x 10 ‐3 m 3 )
W ad = 4 x 10 Joule 2
W ad = 400 Joule
Ngụkọta W = W n'usoro a‐d + W n'usoro d‐c
Ngụkọta W = Joules 400 + 0
Ngụkọta W = Joule 400
Ya mere, oke okpomọkụ agbakwunyere na usoro ADC bụ:
Q = ΔU + W
Q = 600 J + 400 J
Q = 1000 J
Ajụjụ 3:
Otu lita mmiri na-agbanwe gaa lita 1671 nke uzuoku mgbe esi ya na nrụgide 1 atm. Gbakọọ mgbanwe nke ike dị n'ime na ọrụ mmiri rụrụ mgbe ọ na-ekupụ ... (Okpomọkụ nke uzuoku maka mmiri = L V = 22.6 x 10 5 J/Kg)
ngwọta
Njupụta mmiri = 1000 kg/ m3
Okpomọkụ nke uzuoku maka mmiri (LV ) = 22.6 x 10 5 J / Kg
P = 1 atm = 1.013 x 10 5 Pa = 1.013 x 10 5 N/m 2
V 1 = 1 lita = 1 dm 3 = 1 x 10 -3 m 3 (Olu mmiri)
V 2 = lita 1671 = 1671 dm 3 = 1671 x 10 -3 m 3 (Olu nke uzuoku)
a) Mgbanwe na ike dị n'ime
Mgbanwe na ike dị n'ime = Okpomọkụ agbakwunyere na mmiri na-ebelata Ọrụ mmiri na-arụ mgbe e si n'ọkụ pụta. Ọnụọgụ mbụ Okpomọkụ (Q) agbakwunyere na mmiri ...
Q = m L V
Njupụta mmiri = oke mmiri / olu mmiri
Oke mmiri (m) = njupụta mmiri x olu mmiri
Mmiri dị n'ọbara (m) = (1000 kg/m3 ) ( 1 x 10 -3 m3 )
Mmiri dị n'ọbara (m) = (1000 kg/m3 ) (0.001 m3 )
Mmiri dị n'ọbara (m) = 1 kg
Q = (1 kg) (22.6 x 10 5 J / kg)
Q = 22.6 x 10 5 J
Gbakọọ ọrụ (W) nke mmiri mere mgbe e si n'ọkụ gbapụta. Mmiri esi mmiri na-eme mgbe nrụgide na-adịgide adịgide (usoro isobaric).
W = p ( V2 – V1 )
W = 1.013 x 10 5 N/m 2 (1671 x 10 -3 m 3 – 1 x 10 -3 m 3 )
W = 1.013 x 10 5 N/m 2 (1670 x 10 -3 m 3 )
W = 1691.71 x 105 Joules
W = 1.7 x 105 Joules
Mgbanwe na ike dị n'ime mmiri:
ΔU = Q-W
ΔU = 22.6 x 10 5 J - 1.7 x 10 5 J
ΔU = 20.9 x 10 5 J
ΔU = 21 x 10 5 J
A na-eji 21 x 10 5 Okpomọkụ Joule agbakwunyere na mmiri eme ka ike dị n'ime dịkwuo elu (imeri ike nrụgide dị n'etiti molekul ndị na-eme ka mmiri dị mmiri mmiri). N'ikwu ya n'ụzọ ọzọ, a na-eji 21 x 10 5 J agbanwe mmiri ka ọ bụrụ uzuoku. Mgbe mmiri ghọrọ uzuoku, a na-eji 1.7 x 105 J fọdụrụ arụ ọrụ.
Ajụjụ 4:
Otu mole nke gas n'ime silinda na-agbasa ngwa ngwa n'ụzọ abụọ. Na mbụ, okpomọkụ gas = 1000 K. Mgbe ọ gbasaa, okpomọkụ gas na-ebelata ruo 500 K. Chọpụta ọrụ gas ahụ rụrụ ...
ngwọta
Mgbasa gas na-eme adiabatic. N'usoro adiabatic, okpomọkụ ọ bụla anaghị abanye ma ọ bụ apụ na sistemụ ahụ. Ya mere, ọrụ a na-arụ na gas = mgbanwe ike na gas.
ΔU = Q – W ma ọ bụ W = Q – Δ U → Q = 0
W = 0 – ΔU
W = – ΔU
Anyị nwere ike ịgbakọ mgbanwe ike na gas site na iji usoro ike na gas zuru oke:
ΔU = 3/2 (1 mol) (8.315 J / mol. K) (500 K - 1000 K)
ΔU = 3/2 (1 mol) (8.315 J / mol. K) (- 500 K)
ΔU = -6236.25 J
N'ihi ya, ọrụ gas na-arụ bụ:
W = – ΔU
W = – (- 6236.25 J)
W = 6236.25 J
