5 exemple de aplicare a primei legi a termodinamicii la procese izoterme (temperatură constantă)
1. Graficul de mai jos prezintă un gaz ideal aflat în proces de proces izoterm (abordare). Lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul AB este…
Pembahasan
Lucrul mecanic efectuat = aria de sub curba AB = aria triunghiului + aria dreptunghiului
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 × 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 × 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 × 105]
L = 12 x 105 joule
Lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul AB = 12 x 105 joule
2. Lucrul mecanic efectuat de un gaz ideal în procesul ABC este…
Pembahasan
Este cunoscut :
Presiune 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
Presiune 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
Volumul 1 (V1) = 10 litru = 10 dm²3 = 10 x 10-3 m3
Volumul 2 (V2) = 30 litru = 30 dm²3 = 30 x 10-3 m3
Întrebat Lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul ABC
Jawab :
În procesul BC, volumul rămâne constant, deci gazul nu efectuează lucru mecanic. Gazul efectuează lucru mecanic în procesul AB doar deoarece există o modificare a volumului. Prin urmare, lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul ABC = lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul AB.
Lucrul mecanic efectuat de gaz = aria de sub curba AB = aria triunghiului + aria dreptunghiului.
W = [½(10×105-5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 × 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 × 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
L = 150 x 105 joule
L = 1,5 x 107 joule
3. Un gaz trece printr-un proces izoterm. Cantitatea de căldură care trebuie absorbită pentru ca gazul să efectueze un lucru mecanic de 5000 de jouli este…
Pembahasan
Este cunoscut :
Lucru mecanic (W) = 5000 Jouli
Întrebat Căldură absorbită (Q)
Jawab :
Procesul izoterm la care se face referire în această întrebare este un proces termodinamic în care temperatura rămâne constantă. Relația dintre temperatură (T) și variația energiei interne a unui gaz este exprimată prin următoarea ecuație:
Dacă temperatura este constantă, atunci variația temperaturii este zero. O variație a temperaturii este zero, prin urmare, variația energiei interne este zero. Aplicarea primei legi a termodinamicii dă următoarele rezultate.
Prima lege a termodinamicii :
Dacă variația energiei interne (U) este zero, atunci căldura (Q) absorbită de gaz este egală cu lucrul mecanic efectuat de gaz (W). Când un gaz absoarbe căldură, gazul primește energie suplimentară, iar această energie suplimentară este utilizată de gaz pentru a efectua lucru mecanic.
Deci, căldura absorbită de gaz = lucrul mecanic efectuat de gaz = 5000 Jouli.
4. Graficul presiunii (P) în funcție de volumul (V) al unui gaz care trece printr-un proces izoterm este prezentat în figura de mai jos. Cantitatea de căldură absorbită de gaz în procesul AB este…
Pembahasan
Este cunoscut :
Presiune 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Presiune 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Volumul 1 (V1) = 2 m3
Volumul 2 (V2) = 6 m3
Întrebat Căldura (Q) absorbită de gaz în procesul AB
Jawab :
Izotermă = temperatură constantă. Dacă temperatura rămâne constantă, variația de temperatură este zero. Dacă variația de temperatură este zero, variația energiei interne este zero. Relația dintre variația de temperatură și variația energiei interne într-un gaz este exprimată prin următoarea ecuație:
Dacă se aplică prima lege a termodinamicii, se obțin următoarele rezultate:
Dacă schimbarea de temperatură este zero, atunci căldura absorbită de gaz este egală cu lucrul mecanic efectuat de gaz. Pentru a găsi căldura absorbită de gaz în procesul AB, calculăm lucrul mecanic efectuat de gaz pe baza graficului de mai sus.
Lucrul mecanic efectuat de gaz = aria de sub curba AB = aria triunghiului + aria dreptunghiului.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
L = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
L = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105) (4)
L = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
L = 30 x 105 joule
W = 30 atm
Căldura (Q) absorbită de gaz în procesul AB = lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul AB = 30 x 105 Joule = 30 atmosfere.
5. În termodinamică, un gaz ideal trece printr-un proces izoterm dacă...
A. schimbări în starea gazului, temperatura rămâne întotdeauna constantă
B. toate moleculele se mișcă cu viteze diferite
C. Toate condițiile de gaz își schimbă întotdeauna temperatura
D. pe suhu cu cât viteza moleculară este mai mare
E. presiunea și volumul gazului nu se modifică
Pembahasan
Izotermă sau izotermă înseamnă temperatură constantă.
Răspunsul corect este A.
