Primer uporabe prvega zakona termodinamike za izohorični proces (konstantna prostornina)

3 Primeri vprašanj o uporabi prvega zakona termodinamike v izohoričnih procesih (konstantna prostornina)

1. Graf tlaka (P) glede na prostornino (V) plina, ki se podvrže izohoričnemu procesu. Delo, ki ga plin opravi v procesu AB, je…

Razprava
Postopek AB = izohorični proces (konstantna prostornina). Pri izohorični prostornini se prostornina plina (in prostornina prostora) ne spreminja, zato plin ne opravlja dela.

2. Trije moli monatomskega plina pri temperaturi 47^oC in tlak 2 x 10⁵ Pascal doživlja izohorični proces, dokler se tlak ne poveča na 3 x 10⁵ Pascal. Sprememba notranje energije plina je ... Univerzalna plinska konstanta (R) = 8,315 J/mol·K
Razprava
Znano je :
Začetna temperatura (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K
Začetni tlak (P₁) = 2 x 10⁵ Pa
Končni tlak (P₂) = 3 x 10⁵ Pa
Univerzalna plinska konstanta (R) = 8,315 J/mol·K
Število molov (n) = 3
Vprašal Spremembe energije v plinu
Jawab :
Pri izohoričnem procesu ostane prostornina konstantna, zato plin ne opravi dela (W = 0).
Prvi zakon termodinamike :
Na podlagi izpeljave te formule sklepamo, da v izohoričnem procesu toplota, dodana sistemu (Q), povzroči povečanje notranje energije sistema (U). Nasprotno pa toplota, ki jo sistem sprosti, povzroči zmanjšanje notranje energije sistema. Za koliko se spremeni notranja energija plina? Sprememba notranje energije plina se izračuna z uporabo spodnje formule za notranjo energijo.
Energija v plinu :
Za izračun spremembe notranje energije moramo poznati končno temperaturo (T).₂). Izračunaj T₂ z uporabo Gay-Lussacove zakonske formule.
Gay-Lussacov zakon (izohorični/konstantni volumen) :
Izračunajte spremembo energije v plinu:
Sprememba notranje energije plina je 5986,8 Joulov.

3. Skupaj 0,2 mola monatomskega plina pri temperaturi 27^oC je v zaprti posodi. Toplota, ki jo je treba absorbirati, da se temperatura plina dvigne na 400 K, je ... Univerzalna plinska konstanta (R) = 8,315 J/mol·K
Razprava
Znano je :
Število molov (n) = 0,2 mol
Začetna temperatura (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Končna temperatura (T₂) = 400 K
Univerzalna plinska konstanta (R) = 8,315 J/mol·K
Vprašal Absorbirana toplota (Q)
Jawab :
Pri izohoričnem procesu ostane prostornina konstantna, zato plin ne opravi dela (W = 0).
Prvi zakon termodinamike :
Absorbirana toplota (Q) = povečanje notranje energije plina (U). Sprememba notranje energije plina se izračuna z uporabo spodnje formule za notranjo energijo.
Energija v plinu :
Toplota, ki jo absorbira plin = sprememba notranje energije = 249,45 Joulov.