Термодинамиканың бірінші заңын изотермиялық процестерге қолданудың 5 мысалы (тұрақты температура)
1. Төмендегі графикте идеал газдың күйі көрсетілген изотермиялық процесс (тәсіл). AB процесіндегі газдың атқаратын жұмысы...
Талқылау
Орындалған жұмыс = қисық астындағы аудан AB = үшбұрыштың ауданы + тіктөртбұрыштың ауданы
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)]
W = [4 x 10]5] + [8 x 105]
W = 12 x 105 Джоул
AB процесінде газдың атқаратын жұмысы = 12 x 105 Джоул
2. АВС процесіндегі идеал газдың атқаратын жұмысы...
Талқылау
Ол белгілі :
Қысым 1 (P)1) = 10 x 105 N / м2
Қысым 1 (P)1) = 5 x 105 N / м2
1-том (V)1) = 10 литр = 10 дм3 = 10 х 10-3 m3
2-том (V)2) = 30 литр = 30 дм3 = 30 x 10-3 m3
Сұралған : ABC процесінде газдың атқаратын жұмысы
Джаваб :
BC процесінде көлем тұрақты болып қалады, сондықтан газ ешқандай жұмыс атқармайды. Газ тек AB процесінде жұмыс істейді, себебі көлем өзгереді. Демек, AB процесінде газдың атқарған жұмысы = AB процесінде газдың атқарған жұмысы.
Газдың атқарған жұмысы = AB қисығының астындағы аудан = үшбұрыштың ауданы + тіктөртбұрыштың ауданы.
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]
W = [50 x 10]5]+ [100 x 105]
W = 150 x 105 Джоул
W = 1,5 x 107 Джоул
3. Газ изотермиялық процесстен өтеді. Газдың 5000 Джоуль жұмыс атқаруы үшін сіңірілуі тиіс жылу мөлшері...
Талқылау
Ол белгілі :
Жұмыс (Вт) = 5000 Джоуль
Сұралған Жылу сіңіру (Q)
Джаваб :
Бұл сұрақта айтылған изотермиялық процесс - температура тұрақты болып қалатын термодинамикалық процесс. Температура (T) мен газдың ішкі энергиясының өзгеруі арасындағы байланыс келесі теңдеумен өрнектеледі:
Егер температура тұрақты болса, онда температураның өзгеруі нөлге тең. Температураның өзгеруі нөлге тең, сондықтан ішкі энергияның өзгеруі нөлге тең. Термодинамиканың бірінші заңын қолдану келесі нәтижелерді береді.
Термодинамиканың бірінші заңы :
Егер ішкі энергияның өзгерісі (U) нөлге тең болса, онда газ сіңірген жылу (Q) газдың атқарған жұмысына (W) тең. Газ жылуды сіңірген кезде, газ қосымша энергия алады және бұл қосымша энергия газ жұмыс істеуге жұмсалады.
Сонымен, газ сіңірген жылу = газдың атқарған жұмысы = 5000 Джоуль.
4. Изотермиялық процесстен өтіп жатқан газдың қысымының (P) көлеміне (V) қатынасының графигі төмендегі суретте көрсетілген. AB процесінде газ сіңіретін жылу мөлшері...
Талқылау
Ол белгілі :
Қысым 1 (P)1) = 5 атм = 5 x 105 Pa
Қысым 2 (P)2) = 10 атм = 10 x 105 Pa
1-том (V)1) = 2 м3
2-том (V)2) = 6 м3
Сұралған AB процесінде газ сіңіретін жылу (Q)
Джаваб :
Изотермиялық = тұрақты температура. Егер температура тұрақты болып қалса, температураның өзгеруі нөлге тең. Егер температураның өзгеруі нөлге тең болса, ішкі энергияның өзгеруі нөлге тең. Газдағы температураның өзгеруі мен ішкі энергияның өзгеруі арасындағы байланыс келесі теңдеумен өрнектеледі:
Термодинамиканың бірінші заңына қолданылса, келесі нәтижелер алынады:
Егер температураның өзгеруі нөлге тең болса, онда газ сіңірген жылу газдың атқарған жұмысына тең. AB процесінде газ сіңірген жылуды табу үшін жоғарыдағы графикке сүйене отырып, газдың атқарған жұмысын есептейміз.
Газдың атқарған жұмысы = AB қисығының астындағы аудан = үшбұрыштың ауданы + тіктөртбұрыштың ауданы.
W = ½ (P2 - P1)(V)2 - V1) + P1(V2 - V1)
W = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
W = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105) (4)
W = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
W = 30 x 105 Джоул
W = 30 атм
AB процесінде газ сіңірген жылу (Q) = AB процесінде газдың атқаратын жұмысы = 30 x 105 Джоуль = 30 атмосфера.
5. Термодинамикада идеал газ изотермиялық процесстен өтеді, егер...
A. газ күйінің өзгеруі, температура әрқашан тұрақты болып қалады
B) барлық молекулалар әртүрлі жылдамдықпен қозғалады
C. Барлық газ жағдайлары температураны әрқашан өзгертеді
D. қосулы температура молекулалық жылдамдық неғұрлым жоғары болса,
E. газ қысымы мен көлемі өзгермейді
Талқылау
Изотермиялық немесе изотермиялық дегеніміз тұрақты температура.
Дұрыс жауап - А.
