11. Jautājumu piemēri par termodinamikas pirmā likuma piemērošanu dažādiem termodinamiskiem procesiem (izobāriskiem, izotermiskiem, izohoriskiem)
1. Zemāk redzamajā grafikā parādīts termodinamiskais cikls, kurā atrodas gāze. Darbs, ko gāze veic procesā ABCD, ir…
Diskusija
Ir zināms :
Spiediens 1 (P1) = 2 x 105 Pa
Spiediens 2 (P2) = 4 x 105 Pa
1. sējums (V1) = 1 m3
2. sējums (V2) = 3 m3
Jautāts Gāzes veiktais darbs ABCD cikla procesā
Jawab :
Gāzes veiktais darbs = taisnstūra ABCD laukums.
W = (P2 - P1)(V2 - V1)
W = (4 x 105 - 2 x 105)(3–1)
W = (2 x 105)(2)
P = 4 x 105 Joule
ABCD cikla procesā gāzes veiktais darbs ir 4 x 105 Džouls.
2. Gāzes veiktais darbs ABC cikla procesā ir…
Diskusija
Ir zināms :
Spiediens 1 (P1) = 3 x 105 Pa
Spiediens 2 (P2) = 6 x 105 Pa
1. sējums (V1) = 20 cm3 = 20 x 10-6 m3
2. sējums (V2) = 60 cm3 = 60 x 10-6 m3
Jautāts Gāzes veiktais darbs ABC cikla procesā
Jawab :
Gāzes veiktais darbs = trijstūra ABCD laukums.
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 Džouls)
W = ½ (12 džouli)
W = 6 džouli
Gāzes veiktais darbs ABC cikla procesā ir 6 džouli.
3. Gāzes spiediena (P) un tilpuma (V) grafiks slēgtā telpā. Grafika daļa, kas parāda gāzes veikto darbu vidē, ir…
Diskusija
Process AB un process DC ir izobāri procesi. Process AD un process BC ir izohoriski procesi.
Gāze iedarbojas uz apkārtējo vidi, ja tā izplešas tā, ka palielinās gāzes aizņemtās telpas tilpums (līdzstrāvas process). Apkārtējā vide iedarbojas uz gāzi, ja gāze saraujas tā, ka samazinās gāzes aizņemtās telpas tilpums (BC process).
4. Visas ideālās gāzes iziet izohoriskā procesā, tāpēc...
A. Visām molekulām ir vienāds ātrums
B. augstās temperatūrās molekulu vidējais ātrums ir lielāks
C. gāzes spiediens paliek nemainīgs
D. gāze veiks darbu
E. nav iekšējās enerģijas
Diskusija
Izohorisks = nemainīgs tilpums.
Pareizā atbilde ir B.
5. Ideālas gāzes daudzums termodinamiskā procesā tiek saspiests no 1. stāvokļa uz 2. stāvokli, kā parādīts nākamajā PV grafikā. Gāzes veiktais darbs ir…
A. -180 J
B. -90 J
C. -30 J
D. 21 000 džauli
E. 90 J
Diskusija
1 litrs = 0,001 m³
Ir zināms, ka :
Spiediens 1 (P1 ) = 10 kPa = 20 000 Pa = 20 000 N/ m2
Spiediens 2 (P2 ) = 20 kPa = 20 000 Pa = 20 000 N/ m2
Tilpums 1 (V1 ) = 4 litri = 4 (0,001 m3 ) = 0,004 m3
Tilpums 2 (V2 ) = 10 litri = 10 (0,001 m3 ) = 0,010 m3
Vēlamais : gāzes paveiktais darbs (W)
Atbilde:
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 džouli
Pareizā atbilde ir E.
6. Apskatiet PV diagrammu sānos!
Termodinamiskajā procesā viena cikla laikā saražotais darbs ir…
A. 100 kJ
B. 200 kJ
Aptuveni 300 kJ
D. 400 kJ
E. 600 kJ
Diskusija
Ir zināms, ka :
Spiediens 1 (P² ) = 1 x 10⁻⁶ Pa = 1 x 10⁻⁶ N / m²
Spiediens 2 (P² ) = 3 x 10⁻⁶ Pa = 3 x 10⁻⁶ N / m²
Tilpums 1 (V1 ) = 2 m3
Tilpums 2 (V2 ) = 4 m3
Jautāts : Ģenerētais darbs (W).
Atbilde :
Paveiktais darbs = četrstūra abcd laukums.
W = (P² – P¹ ) ( V² – V¹ )
W = (3 × 10⁻⁶ – 1 × 10⁻⁶ ) (4 – 2)
W = (2 x 105 ) (2)
W = 4 x 10⁻² džouls
W = 400.000 džouli
W = 400 kilodžouli
Pareizā atbilde ir D.
7. Ideāla gāze tiek pakļauta procesam, kā parādīts PV diagrammā labajā pusē. Šajā procesā paveiktais darbs ir…
A. 525 000 džauli
B. 420 000 džauli
Aptuveni 150 000 džaulu
D. 21 000 džauli
E. 6 J
Diskusija
Ir zināms, ka :
Spiediens 1 (P² ) = 1 N/ m²
Spiediens 2 (P² ) = 7 N/ m²
Tilpums 1 (V1 ) = 1 m3
Tilpums 2 (V2 ) = 5 m3
Jautāts: Darbs (D) paveikts.
Atbilde:
Paveiktais darbs = trijstūra ABC laukums.
W = ½ (P² – P¹ ) ( V² – V¹ )
W = ½ ( 7-1 )( 5-1 )
W = ½ ( 6 )( 4 )
P = ½ (24)
W = 12 džouli
Pareizā atbilde ir D.
8. 0,02 moli monoatomiskas gāzes 350 K temperatūrā atrodas slēgtā traukā. Cik daudz siltuma ir nepieciešams, lai paaugstinātu gāzes temperatūru līdz 400 K? Universālā gāzes konstante R = 8,31 J mol-1.-1 K-1.
A. 336 000 džoulu
B. 259 200 džouli
Aptuveni 554 400 džouli
D. 543 600 džouli
E. 17 džouli
Diskusija:
Ir zināms :
n = 0,02 moli
T1 = 350 K
T2 = 400 K
R = 8,31 J/mol K
Jautāts :
Siltums (Q)?
Jawab :
Izohoriskā procesā (nemainīgs tilpums) Q = delta U
Apraksts: Q = siltums, delta U = iekšējās enerģijas izmaiņas, U = iekšējā enerģija
9. Divi moli monoatomiskās gāzes 20 °C temperatūrā oC un spiediens 2 × 105 Pa iziet izohorisku procesu, līdz spiediens sasniedz 4 × 105 Pa. Ja universālā gāzes konstante = 8,31 J/mol K, tad gāzes iekšējās enerģijas izmaiņas ir…
A. 525 000 džauli
B. 420 000 džauli
Aptuveni 150 000 džaulu
D. 21 000 džauli
E. 1208 J
Diskusija:
Ir zināms :
n = 2 moli
T1 = 20 + 273 = 293 K
P1 = 2 x 105 Pa
P2 = 4 x 105 Pa
R = 8,31 J/mol K
Jautāts :
Iekšējās enerģijas izmaiņas (ΔU)?
Jawab :
delta U = 3/2 nR(T2-T1)
Grāfs T2 vispirms izmantojiet Geja-Lusaka likuma formulu (nemainīgs tilpums)
10. Spiediena (P) – tilpuma (V) grafika daļa, kas parāda, ka gāze saņem ārējo darbu, ir...
A. AB
B. CD
C. p.m.ē.
D. DA
E. AC
Diskusija :
Ja ar gāzi tiek veikts darbs, tās tilpums palielinās. Un otrādi, ja ar gāzi tiek veikts darbs no ārēja avota, tās tilpums samazinās. Iepriekš redzamajā grafikā parādītais process, kas parāda gāzes tilpuma samazināšanos, ir process CD.
Tātad pareizā atbilde ir B.
11. Zemāk redzamajos grafikos parādīta spiediena (P) un gāzes tilpuma (V) attiecība procesā.
Process, kas rada vislielāko piepūli, ir parādīts grafikā ar numuru …
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (4)
Diskusija :
Paveiktais darbs = laukums. Jo lielāks laukums, jo lielāks paveiktais darbs. Lielākā platība ir parādīta 3. grafikā.
Pareizā atbilde ir C.
