Работа извршена во термодинамичките процеси – проблеми и решенија

Работа извршена во термодинамичките процеси – проблеми и решенија

1. Идеален гас е компресиран од состојба 1 во состојба 2 како што е прикажано на графиконот подолу. Определете ја работата што ја извршува гасот.

Решение

1 литар = 0.001 м3

Познато:Работа извршена во термодинамичките процеси – проблеми и решенија 1

Притисок 1 (P1 ) = 10 kPa = 10,000 Pa = 10,000 N/ m2

Притисок 2 (P2 ) = 20 kPa = 20,000 Pa = 20,000 N/ m2

Волумен 1 (V1 ) = 4 литри = 4 (0.001 м3 ) = 0.004 м3

Волумен 2 (V2 ) = 10 литри = 10 (0.001 м3 ) = 0.010 м3

Се бара: Работата извршена од гасот (W)

Решение:

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 (6) + 1/2 (10) (6)

W = 60 + 1/2 (60)

W = 60 + 30

W = 90 џули

2. Определете ја работата што ја извршува гасот во процесот abcda, како што е прикажано на графиконот подолу.

Познато:

Притисок 1 (P1) = 1 x 105 Па = 1 x 105 N / m2Работа извршена во термодинамичките процеси – проблеми и решенија 2

Притисок 2 (P2 ) = 3 x 105 Pa = 3 x 105 N / m2

Волумен 1 (V1 ) = 2 м3

Волумен 2 (V2 ) = 4 м3

Барано: Работа (W)

Решение:

Работата што ја врши гасот = површина на правоаголна abcd.

W = (P2 – P1 ) ( V2 – V1 )

W = (3 x 105 – 1 x 105 )(4 – 2)

W = (2 x 105 ) (2)

W = 4 x 107 Џул

W = 400,000 џули

W = 400 kJ

3. Определете ја работата што ја извршува гасот во процесот ABCA.

Познато:

Притисок 1 (P1) = 1 N/m2Работа извршена во термодинамичките процеси – проблеми и решенија 3

Притисок 2 (P2 ) = 7 N/ m2

Волумен 1 (V1 ) = 1 м3

Волумен 2 (V2 ) = 5 м3

Барано: Работа (W)

Решение:

Работата што ја врши гасот = плоштина на триаголникот ABC

W = ½ (P2 – P1 ) ( V2 – V1 )

П = ½ (7-1)(5-1)

W = ½ (6)(4)

W = ½ (24)

W = 12 џули

  1. Која е дефиницијата за работа во термодинамиката?
    • Одговор: Во термодинамиката, работата е дефинирана како пренос на енергија до или од систем што не се должи на температурна разлика помеѓу системот и неговата околина.
  2. Како е работата поврзана со дијаграмот притисок-волумен (PV) на термодинамички процес?
    • Одговор: Во PV дијаграм, работата извршена од или на системот за време на процесот е претставена со површината под кривата на процесот. За процеси што вклучуваат гасови, работата често се дава со интегралот на P dV, каде што P е притисокот, а dV е диференцијалната промена на волуменот.
  3. Колкава е работата извршена за време на изохоричен процес?
    • Одговор: Изохоричниот процес се одвива при константен волумен. Бидејќи нема промена на волуменот, работата извршена за време на изохоричниот процес е нула.
  4. По што се разликува работата извршена при изобарско (константно) ширење од работата извршена при изотермно (константно) ширење на идеален гас?
    • Одговор: Во изобарска експанзија, работата се пресметува како , каде што P е константен притисок и е промената на волуменот. За изотермно ширење на идеален гас, работата може да се пресмета со помош на равенката , каде што n е бројот на молови, R е универзалната гасна константа, и се конечните и почетните томови, соодветно.
  5. Кое е значењето на првиот закон на термодинамиката во однос на работата и енергијата?
    • Одговор: Првиот закон на термодинамиката наведува дека промената на внатрешната енергија на еден систем е еднаква на топлината додадена на системот минус работата што ја извршува системот врз неговата околина. Тој го претставува принципот на зачувување на енергијата.
  6. За цикличен процес на PV дијаграм, што претставува затворената површина?
    • Одговор: За цикличен процес на PV дијаграм, затворената површина ја претставува нето работата извршена од или на системот за време на еден циклус.
  7. По што се разликува работата извршена во адијабатски процес од работата извршена во изотермен процес за идеален гас?
    • Одговор: Во адијабатски процес, нема размена на топлина со околината, па затоа извршената работа резултира со промена на внатрешната енергија на гасот. За изотермен процес, температурата останува константна, а секоја извршена работа е избалансирана со еднаква количина на пренос на топлина, па затоа нема промена на внатрешната енергија.
  8. Зошто работата извршена во неповратен процес може да биде различна од работата во реверзибилен процес дури и ако почетната и конечната состојба се исти?
    • Одговор: Во еден реверзибилен процес, секоја средна состојба помеѓу почетната и крајната состојба е во рамнотежа. Во еден неповратен процес, ова не е случај. Патеките што се следат на PV дијаграмот, а со тоа и извршената работа, можат значително да се разликуваат помеѓу двата типа процеси, дури и ако тие започнуваат и завршуваат на истите точки.
  9. Како присуството на неидеално (реално) однесување на гасот влијае врз пресметките на работата во термодинамичките процеси?
    • Одговор: За реални гасови, отстапувањата од идеалното однесување можат да доведат до разлики во пресметките на работата, особено при високи притисоци или ниски температури. За да се земат предвид овие отстапувања, можеби ќе треба да се користи равенката на Ван дер Валс или други модели на реални гасови.
  10. Што значи кога извршената работа на системот е негативна?
  • Одговор: Кога работата извршена на системот е негативна, тоа значи дека системот врши работа на околината. Ова често одговара на ширење на гасот под влијание на надворешен притисок.
Печатете пријателски, PDF и е-пошта