3 Voorbeelden van vragen over de toepassing van de eerste wet van de thermodynamica in isochore processen (constant volume)
1. Grafiek van de druk (P) tegen het volume (V) van een gas dat een isochorisch proces ondergaat. De arbeid verricht door het gas tijdens proces AB is…
Discussie
Proces AB = isochore proces (constant volume). Bij een isochorisch volume verandert het volume van het gas (en het volume van de ruimte) niet, waardoor er geen arbeid door het gas wordt verricht.
2. Drie mol monoatomisch gas bij een temperatuur van 47oC en druk 2 x 105 Pascal ondergaat een isochorisch proces totdat de druk toeneemt tot 3 x 105 Pascal. De verandering in interne energie van het gas is… Universele gasconstante (R) = 8,315 J/mol.K
Discussie
Het is bekend :
Initiële temperatuur (T)1) = 47oC + 273 = 320 K
Initiële druk (P)1) = 2 x 105 Pa
Einddruk (P)2) = 3 x 105 Pa
Universele gasconstante (R) = 8,315 J/mol.K
Aantal mol (n) = 3
gevraagd : Veranderingen in energie in gas
Antwoorden :
Bij een isochorisch proces blijft het volume constant, waardoor er geen arbeid door het gas wordt verricht (W = 0).
Eerste wet van de thermodynamica :
Op basis van de afleiding van deze formule wordt geconcludeerd dat bij een isochorisch proces de aan het systeem toegevoegde warmte (Q) de interne energie (U) van het systeem doet toenemen. Omgekeerd zorgt de door het systeem afgegeven warmte ervoor dat de interne energie van het systeem afneemt. Hoe groot is de verandering in de interne energie van het gas? De verandering in de interne energie van het gas wordt berekend met behulp van de onderstaande formule voor interne energie.
Energie in gas :
Om de verandering in interne energie te berekenen, moet de eindtemperatuur (T) bekend zijn.2). Bereken T2 met behulp van de formule van de wet van Gay-Lussac.
De wet van Gay-Lussac (isochore/constant volume) :
Bereken de verandering in energie van het gas:
De verandering in interne energie van het gas bedraagt 5986,8 joule.
3. In totaal 0,2 mol monoatomisch gas bij een temperatuur van 27oC bevindt zich in een gesloten vat. De warmte die moet worden opgenomen om de temperatuur van het gas te verhogen tot 400 K is… Universele gasconstante (R) = 8,315 J/mol.K
Discussie
Het is bekend :
Aantal mol (n) = 0,2 mol
Initiële temperatuur (T)1) = 27oC + 273 = 300 K
Eindtemperatuur (T)2) = 400K
Universele gasconstante (R) = 8,315 J/mol.K
gevraagd : Opgenomen warmte (Q)
Antwoorden :
Bij een isochorisch proces blijft het volume constant, waardoor er geen arbeid door het gas wordt verricht (W = 0).
Eerste wet van de thermodynamica :
De geabsorbeerde warmte (Q) is gelijk aan de toename van de interne energie van het gas (U). De verandering in interne energie van het gas wordt berekend met behulp van de onderstaande formule voor interne energie.
Energie in gas :
Warmte geabsorbeerd door het gas = verandering in interne energie = 249,45 Joule.
