5 príkladov aplikácie prvého termodynamického zákona na izotermické procesy (konštantná teplota)
1. Graf nižšie znázorňuje ideálny plyn, ktorý prechádza izotermický proces (prístup). Práca vykonaná plynom v procese AB je…
Diskusia
Vykonaná práca = plocha pod krivkou AB = plocha trojuholníka + plocha obdĺžnika
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
Š = [4 x 105] + [8 x 105]
Š = 12 x 105 joule
Práca vykonaná plynom v procese AB = 12 x 105 joule
2. Práca, ktorú vykonáva ideálny plyn v procese ABC, je…
Diskusia
Je známe :
Tlak 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
Tlak 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
Zväzok 1 (V1) = 10 liter = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Zväzok 2 (V2) = 30 liter = 30 dm3 = 30 x 10-3 m3
Opýtal sa Práca vykonaná plynom v procese ABC
Džavab :
V procese BC zostáva objem konštantný, takže plyn nevykonáva žiadnu prácu. Plyn vykonáva prácu v procese AB iba preto, že dochádza k zmene objemu. Preto práca vykonaná plynom v procese ABC = práca vykonaná plynom v procese AB.
Práca vykonaná plynom = plocha pod krivkou AB = plocha trojuholníka + plocha obdĺžnika.
W = [½(10 × 105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
Š = [50 x 105]+ [100 x 105]
Š = 150 x 105 joule
Š = 1,5 x 107 joule
3. Plyn podlieha izotermickému deju. Množstvo tepla, ktoré musí plyn absorbovať, aby vykonal prácu 5000 joulov, je…
Diskusia
Je známe :
Práca (W) = 5000 Joulov
Opýtal sa Absorbované teplo (Q)
Džavab :
Izotermický proces, o ktorom sa hovorí v tejto otázke, je termodynamický proces, pri ktorom teplota zostáva konštantná. Vzťah medzi teplotou (T) a zmenou vnútornej energie plynu je vyjadrený nasledujúcou rovnicou:
Ak je teplota konštantná, potom je zmena teploty nulová. Zmena teploty je nulová, preto je nulová aj zmena vnútornej energie. Aplikácia prvého termodynamického zákona prináša nasledujúce výsledky.
Prvý termodynamický zákon :
Ak je zmena vnútornej energie (U) nulová, potom teplo (Q) absorbované plynom sa rovná práci vykonanej plynom (W). Keď plyn absorbuje teplo, získava dodatočnú energiu a túto dodatočnú energiu plyn využíva na vykonanie práce.
Takže teplo absorbované plynom = práca vykonaná plynom = 5000 joulov.
4. Graf tlaku (P) oproti objemu (V) plynu, ktorý prechádza izotermickým dejom, je znázornený na obrázku nižšie. Množstvo tepla absorbovaného plynom v procese AB je…
Diskusia
Je známe :
Tlak 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Tlak 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Zväzok 1 (V1) = 2 m3
Zväzok 2 (V2) = 6 m3
Opýtal sa Teplo (Q) absorbované plynom v procese AB
Džavab :
Izotermický = konštantná teplota. Ak teplota zostáva konštantná, zmena teploty je nulová. Ak je zmena teploty nulová, zmena vnútornej energie je nulová. Vzťah medzi zmenou teploty a zmenou vnútornej energie v plyne je vyjadrený nasledujúcou rovnicou:
Ak sa aplikuje na prvý termodynamický zákon, získajú sa nasledujúce výsledky:
Ak je zmena teploty nulová, potom sa teplo absorbované plynom rovná práci, ktorú plyn vykonal. Na zistenie tepla absorbovaného plynom v procese AB vypočítame prácu vykonanú plynom na základe vyššie uvedeného grafu.
Práca vykonaná plynom = plocha pod krivkou AB = plocha trojuholníka + plocha obdĺžnika.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
Š = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
Š = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105)(4)
Š = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
Š = 30 x 105 joule
W = 30 atm
Teplo (Q) absorbované plynom v procese AB = práca vykonaná plynom v procese AB = 30 x 105 Joule = 30 atmosfér.
5. V termodynamike ideálny plyn podlieha izotermickému deju, ak...
A. zmeny skupenstva plynu, teplota zostáva vždy konštantná
B. všetky molekuly sa pohybujú rôznymi rýchlosťami
C. Všetky plynné stavy vždy menia teplotu
D. dňa teplota čím vyššia je molekulárna rýchlosť
E. tlak a objem plynu sa nemenia
Diskusia
Izotermický alebo izotermický znamená konštantnú teplotu.
Správna odpoveď je A.
