11. Klausimų apie pirmojo termodinamikos dėsnio taikymą įvairiems termodinaminiams procesams (izobariniams, izoterminiams, izochoriniams) pavyzdžiai
1. Žemiau pateiktame grafike parodytas termodinaminis dujų ciklas. Dujų atliktas darbas procese ABCD yra…
Pembahasanas
Yra žinoma :
1 slėgis (P1) = 2 x 105 Pa
2 slėgis (P2) = 4 x 105 Pa
1 tomas (V1) = 1 m3
2 tomas (V2) = 3 m3
Paklausta ABCD ciklo procese dujų atliktas darbas
Jawab :
Dujų atliktas darbas = stačiakampio ABCD plotas.
W = (P2 - P1)(V2 - V1)
W = (4 x 105 - 2 x 105)(3–1)
W = (2 x 105)(2)
P = 4 x 105 Džaulio
ABCD ciklo procese dujų atliekamas darbas yra 4 x 105 Džaulis.
2. Dujų atliekamas darbas ABC ciklo procese yra…
Pembahasanas
Yra žinoma :
1 slėgis (P1) = 3 x 105 Pa
2 slėgis (P2) = 6 x 105 Pa
1 tomas (V1) = 20 cm3 = 20 x 10-6 m3
2 tomas (V2) = 60 cm3 = 60 x 10-6 m3
Paklausta Dujų atliekamas darbas ABC ciklo procese
Jawab :
Dujų atliktas darbas = trikampio ABCD plotas.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - V1)
P = ½ (6 x 105 - 3 x 105)(60 x 10-6 - 20 x 10-6)
P = ½ (3 x 105)(40 x 10-6)
P = ½ (120 x 10-1 Džaulis)
W = ½ (12 džaulių)
W = 6 džaulių
ABC ciklo procese dujų atliekamas darbas yra 6 džauliai.
3. Dujų slėgio (P) ir tūrio (V) grafikas uždaroje erdvėje. Grafiko dalis, rodanti dujų atliekamą darbą aplinkoje, yra…
Pembahasanas
Procesai AB ir procesai DC yra izobariniai procesai. Procesai AD ir procesai BC yra izochoriniai procesai.
Dujos veikia aplinką, jei jos plečiasi taip, kad padidėja jų užimamos erdvės tūris (nuolatinės srovės procesas). Aplinka veikia dujas, jei dujos susitraukia taip, kad sumažėja jų užimamos erdvės tūris (BC procesas).
4. Visos idealiosios dujos patiria izochorinį procesą, todėl...
A. Visos molekulės važiuoja tuo pačiu greičiu
B. aukštoje temperatūroje vidutinis molekulių greitis yra didesnis
C. dujų slėgis išlieka pastovus
D. dujos atliks darbą
E. neturi vidinės energijos
Pembahasanas
Izochorinis = pastovus tūris.
Teisingas atsakymas yra B.
5. Idealių dujų kiekis termodinaminio proceso metu suslegiamas iš 1 būsenos į 2 būseną, kaip parodyta toliau pateiktame PV grafike. Dujų atliktas darbas yra…
A. -180 J
B. -90 J
C. -30 J
D. 52 800 J
E. 90 J
Pembahasanas
1 litras = 0,001 m³
Yra žinoma, kad :
1-asis slėgis (P² ) = 10 kPa = 1 10.000 Pa = 10.000 2 N/ m²
2-asis slėgis (P² ) = 20 kPa = 2 20.000 Pa = 20.000 2 N/ m²
1 tūris (V1 ) = 4 litrai = 4 (0,001 m3 ) = 0,004 m3
2 tūris (V2 ) = 10 litrų = 10 (0,001 m3 ) = 0,010 m3
Klausiama : Dujų atliktas darbas (W)
Jawab :
W = P(V² – V1 ) + 1/2(P² – P1 ) ( V² – V1 )
W = 10 000 ( 0,010–0,004) + 1/2 (20 000–10 000) (0,010–0,004)
W = 10 000 (0,006) + 1/2 (10 000) (0,006)
W = 10 000 (6) + 1/2 (10 000) (6)
P = 60 + 1/2 (60)
W = 60 + 30
W = 90 džaulių
Teisingas atsakymas yra E.
6. Pažvelkite į PV diagramą šone!
Termodinaminio proceso metu per vieną ciklą atliktas darbas yra…
A. 100 kJ
B. 200 kJ
Apie 300 kJ
D. 19 800 kJ
E. 600 kJ
Pembahasanas
Yra žinoma, kad :
1-asis slėgis (P² ) = 1 x 10⁻⁶ Pa = 1 x 10⁻⁶ N / m²
2-asis slėgis (P² ) = 3 x 10⁻⁶ Pa = 3 x 10⁻⁶ N / m²
1 tūris (V1 ) = 2 m3
2 tūris (V2 ) = 4 m3
Paklausta : Sugeneruotas darbas (W).
Atsakymas :
Atliktas darbas = keturkampio abcd plotas.
W = (P² – P¹ ) ( V² – V¹ )
W = (3 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁶ ) (4 – 2)
W = (2 × 10⁻⁻¹ ) (2)
W = 4 x 10⁻⁷ džaulis
W = 400.000 džaulių
W = 400 kilodžaulių
Teisingas atsakymas yra D.
7. Idealios dujos patiria procesą, kaip parodyta dešinėje esančioje PV diagramoje. Šio proceso metu atliekamas darbas yra…
A. 35 J
B. 24 J
Apie 14 400 džaulių
D. 52 800 J
E. 6 J
Pembahasanas
Yra žinoma, kad :
1-asis slėgis (P² ) = 1 N/ m²
2-asis slėgis (P² ) = 7 N/ m²
1 tūris (V1 ) = 1 m3
2 tūris (V2 ) = 5 m3
Paklausta: Darbas (D) atliktas.
Jawab :
Atliktas darbas = trikampio ABC plotas.
W = ½ (P² – P¹ ) ( V² – V¹ )
W = ½ ( 7-1 )( 5-1 )
W = ½ ( 6 )( 4 )
P = ½ (24)
W = 12 džaulių
Teisingas atsakymas yra D.
8. 0,02 molio vienatominių dujų, kurių temperatūra yra 350 K, yra uždarame inde. Kiek šilumos reikia, kad dujų temperatūra pakiltų iki 400 K? Universalioji dujų konstanta R = 8,31 J mol⁻¹-1 K-1.
A. 158 400 džaulių
B. 950 400 džaulių
C. 5 860 800 džaulių
D. 9 504 000 džaulių
E. 17 džaulių
Diskusija:
Yra žinoma :
n = 0,02 mol
T1 = 350 K
T2 = 400 K
R = 8,31 J/mol K
Paklausta :
Šiluma (Q)?
Jawab :
Izochoriniame procese (esant pastoviam tūriui) Q = delta U
Aprašymas: Q = šiluma, delta U = vidinės energijos pokytis, U = vidinė energija
9. Du moliai vienatominių dujų, kurių temperatūra yra 20 °C oC ir slėgis 2 × 105 Pa izochorinis procesas vyksta tol, kol slėgis tampa 4 × 105 Pa. Jei universalioji dujų konstanta = 8,31 J/mol K, tai dujų vidinės energijos pokytis yra…
A. 7304 J
B. 6200 J
Apie 14 400 džaulių
D. 52 800 J
E. 1208 J
Diskusija:
Yra žinoma :
n = 2 mol
T1 = 20 + 273 = 293 K
P1 = 2 x 105 Pa
P2 = 4 x 105 Pa
R = 8,31 J/mol K
Paklausta :
Vidinės energijos pokytis (ΔU)?
Jawab :
delta U = 3/2 nR(T2-T1)
Grafas T2 pirmiausia naudokite Gay-Lussac dėsnio formulę (pastovus tūris)
10. Slėgio (P) – tūrio (V) grafiko dalis, rodanti, kad dujos gauna išorinį darbą, yra...
A. AB
B. CD
C. pr. Kr.
D. DA
E. AC
Pembahasanas :
Jei su dujomis atliekamas darbas, jų tūris padidėja. Ir atvirkščiai, jei su dujomis dirbama iš išorinio šaltinio, jų tūris sumažėja. Aukščiau pateiktame grafike parodytas procesas, rodantis dujų tūrio sumažėjimą, yra procesas CD.
Taigi teisingas atsakymas yra B.
11. Žemiau pateiktuose grafikuose parodytas procese dalyvaujančių dujų slėgio (P) ir tūrio (V) ryšys.
Didžiausias pastangas reikalaujantis procesas parodytas grafike numeris …
A. (1)
B. (2 m.)
C. (3)
D. (4)
Pembahasanas :
Atliktas darbas = plotas. Kuo didesnis plotas, tuo didesnis atliktas darbas. Didžiausias plotas parodytas 3 grafike.
Teisingas atsakymas yra C.
