30 Prima lex thermodynamicae – problemata et solutiones
1. 3000 J caloris systemati additur et 2500 J operis a systemate perficitur. Quaenam est mutatio energiae internae systematis?
Notum:
Calor (Q) = +3000 Joule
Opus (W) = +2500 Joule
Quaesitum: mutatio energiae internae systematis
solution:
Aequatio legis primae thermodynamicae
ΔU = QW
Conventiones signorum:
Q positivum est si calor systemati additur.
W positivum est si opus a systemate perficitur.
Q negativum est si calor systema relinquit.
W negativum est si opus in systemate fit.
Mutatio energiae internae systematis:
ΔU = 3000-2500
ΔU = 500 Joule
Energia interna quingentis Jouliis augetur.
2. 2000 J caloris systemati additur et 2500 J operis in systemate perficitur. Quaenam est mutatio energiae internae systematis?
Notum:
Calor (Q) = +2000 Joule
Opus (W) = -2500 Joule
Quaesitum: Mutatio energiae internae systematis
solution:
ΔU = QW
ΔU = 2000-(-2500)
ΔU = 2000 + 2500
ΔU = 4500 Joule
Energia interna quingentis Jouliis augetur.
3. 2000 J caloris systema relinquit et 2500 J operis in systemate perficitur. Quaenam est mutatio energiae internae systematis?
Notum:
Calor (Q) = -2000 Joule
Opus (W) = -3000 Joule
Quaesitum: Mutatio energiae internae systematis
solution:
ΔU = QW
ΔU = -2000-(-3000)
ΔU = -2000+3000
ΔU = 1000 Joule
Energia interna quingentis Jouliis augetur.
Conclusio:
– Si calor systemati additur, energia interna systematis augetur
– Si calor systema relinquit, energia interna systematis decrescit
– Si opus a systemate perficitur, energia interna systematis decrescit
– Si opus in systemate fit, energia interna systematis augetur
4. Calcula mutationem energiae internae duorum molarum gasis idealis cum 400 J caloris adduntur, et gas expandit, 300 J operis in ambitum suum faciens.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae: (ΔU = Q – W):
\[ ΔU = 400 – 300 = 100, J \]
5. Determina translationem caloris pro systemate quod 200 J operis in ambitum suum perficit et mutationem energiae internae 50 J habet.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[ Q = ΔU + W = 50 + 200 = 250, J. \]
6. Opus a systemate perfectum calcula cum 600 J caloris absorbet et energia eius interna 150 J augetur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
W = Q – ΔU = 600 – 150 = 450, J.
\]
7. Determina translationem caloris pro systemate quod 500 J operis perficit et energia eius interna 100 J decrescit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
Q = ΔU + W = (-100) + 500 = 400, J.
\]
8. Mutationem energiae internae calcula cum 300 J caloris amittuntur et 200 J operis in systemate perficiuntur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
ΔU = -300 + 200 = -100, J
\]
9. Opus in systemate peractum determina cum 400 J caloris amittit et energia eius interna 200 J decrescit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
W = ΔU – Q = (-200) – (-400) = 200, J
\]
10. Calcula translationem caloris cum energia interna systematis 100 J augetur et 50 J operis in systemate perficitur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
Q = ΔU + W = 100 + 50 = 150, J.
\]
11. Determina mutationem energiae internae cum systema 250 J caloris absorbet et 150 J operis in ambitu suo perficit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
ΔU = Q – W = 250 – 150 = 100, J
\]
12. Opus a systemate perfectum calcula cum 300 J caloris amittit et energia eius interna 100 J decrescit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
W = Q – ΔU = -300 – (-100) = -200, J
\]
13. Determina translationem caloris pro systemate quod 400 J operis in ambitum suum facit et energia eius interna 150 J augetur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
Q = ΔU + W = 150 + 400 = 550, J.
\]
14. Calcula mutationem energiae internae cum 500 J caloris adduntur et systema 300 J operis in ambitu suo perficit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
ΔU = Q – W = 500 – 300 = 200, J
\]
15. Opus a systemate perfectum determina cum 600 J caloris absorbet et energia eius interna 200 J augeatur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
W = Q – ΔU = 600 – 200 = 400, J.
\]
16. Calcula translationem caloris cum systema 700 J operis perficit et energia eius interna 300 J decrescit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
Q = ΔU + W = (-300) + 700 = 400, J.
\]
17. Determina mutationem energiae internae cum 800 J caloris amittuntur et 400 J operis in systemate perficiuntur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
ΔU = -800 + 400 = -400, J
\]
18. Opus in systemate factum calcula cum 900 J caloris amittit et energia eius interna 500 J decrescit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
W = ΔU – Q = (-500) – (-900) = 400, J
\]
19. Determina translationem caloris cum energia interna systematis 600 J augetur, et 300 J operis in systemate perficiuntur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
Q = ΔU + W = 600 + 300 = 900, J.
\]
20. Calcula mutationem energiae internae cum systema 700 J caloris absorbet et 350 J operis in ambitu suo perficit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
ΔU = Q – W = 700 – 350 = 350, J
\]
21. Opus a systemate perfectum determina cum 800 J caloris amittit et energia eius interna 400 J decrescit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
W = Q – ΔU = -800 – (-400) = -400, J
\]
22. Calcula translationem caloris cum systema 900 J operis in ambitum suum facit, et energia eius interna 450 J augetur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
Q = ΔU + W = 450 + 900 = 1350, J.
\]
23. Determina mutationem energiae internae cum 1000 J caloris adduntur et systema 500 J operis in ambitu suo perficit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
ΔU = Q – W = 1000 – 500 = 500, J
\]
24. Opus a systemate perfectum calcula cum 1100 J caloris absorbet et energia eius interna 550 J augeatur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
W = Q – ΔU = 1100 – 550 = 550, J.
\]
25. Determina translationem caloris cum systema 1200 J operis perficit, et energia eius interna 600 J decrescit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
Q = ΔU + W = (-600) + 1200 = 600, J.
\]
26. Calcula mutationem energiae internae cum 1300 J caloris amittuntur et 650 J operis in systemate perficiuntur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
ΔU = -1300 + 650 = -650, J
\]
27. Opus in systemate factum determina cum 1400 J caloris amittit et energia eius interna 700 J decrescit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
W = ΔU – Q = (-700) – (-1400) = 700, J
\]
28. Calcula translationem caloris cum energia interna systematis 800 J augetur, et 400 J operis in systemate perficiuntur.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
Q = ΔU + W = 800 + 400 = 1200, J.
\]
29. Determina mutationem energiae internae cum systema 1500 J caloris absorbet et 750 J operis in ambitu suo perficit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
ΔU = Q – W = 1500 – 750 = 750, J
\]
30. Opus a systemate perfectum calcula cum 1600 J caloris amittit et energia eius interna 800 J decrescit.
Solutio:
Adhibendo primam legem thermodynamicae:
\[
W = Q – ΔU = -1600 – (-800) = -800, J
\]
Haec problemata et solutiones destinantur ad plenam comprehensionem primae legis thermodynamicae praebendam, quae statuit mutationem energiae internae systematis clausi aequalem esse calori systemati addito minus opere a systemate facto.
