Xogħol magħmul fi proċessi termodinamiċi – problemi u soluzzjonijiet

Xogħol magħmul fi proċessi termodinamiċi – problemi u soluzzjonijiet

1. Gass ideali jiġi kkompressat mill-istat 1 għall-istat 2 kif muri fil-graff t'hawn taħt. Iddetermina x- xogħol li jsir mill-gass.

Soluzzjoni

1 litru = 0.001 ^m³

Magħruf:

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

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

Volum 1 (V ₁ ) = 4 litri = 4 (0.001 m ³ ) = 0.004 m ³

Volum 2 (V ₂ ) = 10 litri = 10 (0.001 m ³ ) = 0.010 m ³

Meħtieġ: Ix-xogħol magħmul mill-gass (W)

Soluzzjoni:

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 Joule

2. Iddetermina x-xogħol magħmul mill-gass fil-proċess abcda, kif muri fil-graff t'hawn taħt.

Magħruf:

Pressjoni 1 (P₁) = 1 x 10⁵ Pa = 1 x 10⁵ N / m²

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

Volum 1 (V1 ₎ = 2 ^m3

Volum 2 (V2 ₎ = 4 ^m3

Meħtieġ: Xogħol (W)

Soluzzjoni:

Ix-xogħol magħmul mill-gass = l-erja tar-rettangolu abcd.

W = (P2 _– P1 ₎ ( _V2 – _V1 )

W = (3 x 10⁻⁵ ^– 1 x 10⁻⁵ ⁾ (4 – 2)

W = (2 x 105 ⁾ (2)

W = 4 x ¹⁰² Joule

W = 400,000 Joule

W = 400 kJ

3. Iddetermina x-xogħol li jsir mill-gass fil-proċess ABCA.

Magħruf:

Pressjoni 1 (P₁) = 1 N/m²

Pressjoni 2 (P2 ₎ = 7 N/ ^m2

Volum 1 (V1 ₎ = 1 ^m3

Volum 2 (V2 ₎ = 5 ^m3

Meħtieġ: Xogħol (W)

Soluzzjoni:

Ix-xogħol li jsir mill-gass = l-erja tat-trijangolu ABC

W = ½ (P2 _– P1 ₎ ( _V2 – _V1 )

W = ½ (7-1)(5-1)

W = ½ (6)(4)

W = ½ (24)

W = 12 Joule

1. X'inhi d-definizzjoni ta' xogħol fit-termodinamika?
   • Tweġiba: Fit-termodinamika, ix-xogħol huwa definit bħala trasferiment ta' enerġija lejn jew minn sistema li mhuwiex dovut għal differenza fit-temperatura bejn is-sistema u l-inħawi ta' madwarha.
2. Kif huwa relatat ix-xogħol mad-dijagramma tal-pressjoni-volum (PV) ta' proċess termodinamiku?
   • Tweġiba: F'dijagramma PV, ix-xogħol magħmul minn jew fuq sistema matul proċess huwa rappreżentat mill-erja taħt il-kurva tal-proċess. Għal proċessi li jinvolvu gassijiet, ix-xogħol ħafna drabi jingħata mill-integral ta' P dV, fejn P hija l-pressjoni u dV hija l-bidla differenzjali fil-volum.
3. X'inhu x-xogħol li jsir waqt proċess iżokoriku?
   • Tweġiba: Proċess iżokoriku jseħħ f'volum kostanti. Peress li ma jkun hemm l-ebda bidla fil-volum, ix-xogħol li jsir matul proċess iżokoriku huwa żero.
4. Kif inhi differenti x-xogħol li jsir f'espansjoni iżobarika (pressjoni kostanti) minn dak f'espansjoni iżotermika (temperatura kostanti) ta' gass ideali?
   • Tweġiba: F'espansjoni isobarika, ix-xogħol huwa kkalkulat bħala $W=P\times \Delta V$, fejn P hija l-pressjoni kostanti u $\Delta V$ hija l-bidla fil-volum. Għal espansjoni iżotermika ta' gass ideali, ix-xogħol jista' jiġi kkalkulat bl-użu tal-ekwazzjoni W=nRTln(Vf/Vi​​​), fejn n huwa n-numru ta' moli, R hija l-kostanti universali tal-gass, u Vf​ u, Vi​ huma l-volumi finali u inizjali, rispettivament.
5. X'inhi s-sinifikat tal-ewwel liġi tat-termodinamika rigward ix-xogħol u l-enerġija?
   • Tweġiba: L-ewwel liġi tat-termodinamika tgħid li l-bidla fl-enerġija interna ta' sistema hija ugwali għas-sħana miżjuda mas-sistema nieqes ix-xogħol magħmul mis-sistema fuq l-inħawi ta' madwarha. Din tirrappreżenta l-prinċipju tal-konservazzjoni tal-enerġija.
6. Għal proċess ċikliku fuq dijagramma PV, x'tirrappreżenta l-erja magħluqa?
   • Tweġiba: Għal proċess ċikliku fuq dijagramma PV, iż-żona magħluqa tirrappreżenta x-xogħol nett magħmul minn jew fuq is-sistema matul ċiklu wieħed.
7. Kif inhi differenti x-xogħol li jsir fi proċess adjabatiku minn proċess iżotermiku għal gass ideali?
   • Tweġiba: Fi proċess adjabatiku, ma jkun hemm l-ebda skambju tas-sħana mal-madwar, għalhekk ix-xogħol li jsir jirriżulta f'bidla fl-enerġija interna tal-gass. Għal proċess iżotermiku, it-temperatura tibqa' kostanti, u kwalunkwe xogħol li jsir ikun bilanċjat b'ammont ugwali ta' trasferiment tas-sħana, għalhekk ma jkun hemm l-ebda bidla fl-enerġija interna.
8. Għaliex ix-xogħol li jsir fi proċess irriversibbli jista' jkun differenti minn proċess riversibbli anke jekk l-istati inizjali u finali huma l-istess?
   • Tweġiba: Fi proċess riversibbli, kull stat intermedju bejn l-istati inizjali u finali jkun f'ekwilibriju. Fi proċess irriversibbli, dan mhux il-każ. Il-mogħdijiet meħuda fuq dijagramma PV, u għalhekk ix-xogħol li jsir, jistgħu jvarjaw b'mod sinifikanti bejn iż-żewġ tipi ta' proċessi, anke jekk jibdew u jispiċċaw fl-istess punti.
9. Kif taffettwa l-kalkoli tax-xogħol fil-proċessi termodinamiċi l-preżenza ta' mġiba ta' gass mhux ideali (reali)?
   • Tweġiba: Għal gassijiet reali, devjazzjonijiet mill-imġiba ideali jistgħu jwasslu għal differenzi fil-kalkoli tax-xogħol, speċjalment fi pressjonijiet għoljin jew temperaturi baxxi. L-ekwazzjoni ta' Van der Waals jew mudelli oħra ta' gassijiet reali jistgħu jeħtieġu li jintużaw biex jitqiesu dawn id-devjazzjonijiet.
10. Xi jfisser meta x-xogħol li jsir fuq sistema jkun negattiv?

• Tweġiba: Meta x-xogħol li jsir fuq sistema jkun negattiv, ifisser li s-sistema qed tagħmel xogħol fuq l-inħawi ta' madwarha. Dan spiss jikkorrispondi għal espansjoni ta' gass kontra pressjoni esterna.