Contoh penerapan hukum termodinamik pertama kepada proses isokorik (isipadu malar)

3 Contoh soalan tentang aplikasi hukum termodinamik pertama dalam proses isokhorik (isipadu malar)

1. Graf tekanan (P) melawan isipadu (V) gas yang menjalani proses isokhorik. Kerja yang dilakukan oleh gas dalam proses AB ialah…

Perbincangan
Proses AB = proses isokorik (isipadu malar). Pada isipadu isokhorik, isipadu gas (dan isipadu ruang) tidak berubah jadi tiada kerja dilakukan oleh gas.

2. Tiga mol gas monoatom pada suhu 47^oC dan tekanan 2 x 10⁵ Pascal mengalami proses isokorik sehingga tekanan meningkat kepada 3 x 10⁵ Pascal. Perubahan tenaga dalaman gas ialah… Pemalar gas universal (R) = 8,315 J/mol.K
Perbincangan
Dikenali :
Suhu awal (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K
Tekanan awal (P₁) = 2 x 10⁵ Pa
Tekanan akhir (P₂) = 3 x 10⁵ Pa
Pemalar gas universal (R) = 8,315 J/mol.K
Bilangan mol (n) = 3
Ditanya Perubahan tenaga dalam gas
Jawab :
Dalam proses isokorik, isipadu kekal malar jadi tiada kerja yang dilakukan oleh gas (W = 0).
Hukum Termodinamik Pertama :
Berdasarkan terbitan formula ini, disimpulkan bahawa dalam proses isokhorik, haba yang ditambah ke dalam sistem (Q) menyebabkan tenaga dalaman sistem (U) meningkat. Sebaliknya, haba yang dibebaskan oleh sistem menyebabkan tenaga dalaman sistem berkurangan. Berapakah perubahan tenaga dalaman gas? Perubahan tenaga dalaman gas dikira menggunakan formula tenaga dalaman di bawah.
Tenaga dalam gas :
Untuk mengira perubahan tenaga dalaman, suhu akhir (T) mesti diketahui.₂Kira T₂ menggunakan formula hukum Gay-Lussac.
Hukum Gay-Lussac (isipadu isokhorik/malar) :
Kirakan perubahan tenaga dalam gas:
Perubahan tenaga dalaman gas itu ialah 5986,8 Joule.

3. Sejumlah 0,2 mol gas monoatom pada suhu 27^oC berada di dalam bekas tertutup. Haba yang mesti diserap untuk meningkatkan suhu gas kepada 400 K ialah… Pemalar gas universal (R) = 8,315 J/mol.K
Perbincangan
Dikenali :
Bilangan mol (n) = 0,2 mol
Suhu awal (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Suhu akhir (T₂) = 400 K
Pemalar gas universal (R) = 8,315 J/mol.K
Ditanya Haba diserap (Q)
Jawab :
Dalam proses isokorik, isipadu kekal malar jadi tiada kerja yang dilakukan oleh gas (W = 0).
Hukum Termodinamik Pertama :
Haba yang diserap (Q) = peningkatan tenaga dalaman gas (U). Perubahan tenaga dalaman gas dikira menggunakan formula tenaga dalaman di bawah.
Tenaga dalam gas :
Haba yang diserap oleh gas = perubahan tenaga dalaman = 249,45 Joule.