30 Ligji i parë i termodinamikës – problemet dhe zgjidhjet
1. Një sistemi i shtohen 3000 J nxehtësi dhe sistemi kryen 2500 J punë . Cili është ndryshimi në energjinë e brendshme të sistemit?
I njohur:
Nxehtësia (Q) = +3000 Xhaul
Puna (W) = +2500 Xhaul
Kërkohet: ndryshimi në energjinë e brendshme të sistemit
zgjidhje:
Ekuacioni i ligjit të parë të termodinamikës
ΔU = QW
Konventat e shenjave:
Q është pozitive nëse nxehtësia i shtohet sistemit
W është pozitive nëse sistemi kryen punë
Q është negativ nëse nxehtësia del nga sistemi
W është negative nëse kryhet punë në sistem.
Ndryshimi në energjinë e brendshme të sistemit:
ΔU = 3000-2500
ΔU = 500 Xhaul
Energjia e brendshme rritet me 500 xhul.
2. Një sistemi i shtohet 2000 J nxehtësi dhe në të kryhet punë prej 2500 J. Cili është ndryshimi në energjinë e brendshme të sistemit?
I njohur:
Nxehtësia (Q) = +2000 Xhaul
Puna (W) = -2500 Xhaul
Kërkohet: Ndryshimi në energjinë e brendshme të sistemit
zgjidhje:
ΔU = QW
ΔU = 2000-(-2500)
ΔU = 2000+2500
ΔU = 4500 Xhaul
Energjia e brendshme rritet me 4500 xhul.
3. 2000 J nxehtësi largohet nga sistemi dhe në sistem kryhet punë prej 2500 J. Cili është ndryshimi në energjinë e brendshme të sistemit?
I njohur:
Nxehtësia (Q) = -2000 Xhaul
Puna (W) = -3000 Xhaul
Kërkohet: Ndryshimi në energjinë e brendshme të sistemit
zgjidhje:
ΔU = QW
ΔU = -2000-(-3000)
ΔU = -2000+3000
ΔU = 1000 Xhaul
Energjia e brendshme rritet me 4500 xhul.
Përfundim:
- Nëse sistemit i shtohet nxehtësi, atëherë energjia e brendshme e sistemit rritet
- Nëse nxehtësia largohet nga sistemi, atëherë energjia e brendshme e sistemit zvogëlohet
- Nëse puna kryhet nga sistemi, atëherë energjia e brendshme e sistemit zvogëlohet
- Nëse puna kryhet në sistem, atëherë energjia e brendshme e sistemit rritet
4. Llogaritni ndryshimin në energjinë e brendshme të 2 moleve të një gazi ideal kur shtohen 400 J nxehtësi dhe gazi zgjerohet, duke kryer 300 J punë në mjedisin përreth.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës: \( \Delta U = Q – W \):
\[ \Delta U = 400 – 300 = 100\, \text{J} \]
5. Përcaktoni transferimin e nxehtësisë për një sistem që kryen punë prej 200 J në mjedisin përreth dhe ka një ndryshim në energjinë e brendshme prej 50 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[ Q = \Delta U + W = 50 + 200 = 250\, \text{J} \]
6. Llogaritni punën e kryer nga një sistem kur ai thith 600 J nxehtësi dhe energjia e tij e brendshme rritet me 150 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
W = Q – \Delta U = 600 – 150 = 450\, \text{J}
\]
7. Përcaktoni transferimin e nxehtësisë për një sistem që kryen punë prej 500 J dhe energjia e tij e brendshme zvogëlohet me 100 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
Q = \Delta U + W = (-100) + 500 = 400\, \text{J}
\]
8. Llogaritni ndryshimin në energjinë e brendshme kur humbet 300 J nxehtësi dhe kryhet 200 J punë në sistem.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
\Delta U = -300 + 200 = -100\, \text{J}
\]
9. Përcaktoni punën e kryer në një sistem kur ai humbet 400 J nxehtësi dhe energjia e tij e brendshme zvogëlohet me 200 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
W = \Delta U – Q = (-200) – (-400) = 200\, \text{J}
\]
10. Llogaritni transferimin e nxehtësisë kur energjia e brendshme e një sistemi rritet me 100 J dhe në sistem kryhet punë prej 50 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
Q = \Delta U + W = 100 + 50 = 150\, \text{J}
\]
11. Përcaktoni ndryshimin në energjinë e brendshme kur një sistem thith 250 J nxehtësi dhe kryen 150 J punë në mjedisin përreth tij.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
\Delta U = Q – W = 250 – 150 = 100\, \text{J}
\]
12. Llogaritni punën e kryer nga sistemi kur humbet 300 J nxehtësi dhe energjia e tij e brendshme zvogëlohet me 100 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
W = Q – \Delta U = -300 – (-100) = -200\, \text{J}
\]
13. Përcaktoni transferimin e nxehtësisë për një sistem që kryen 400 J punë në mjedisin përreth dhe energjia e tij e brendshme rritet me 150 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
Q = \Delta U + W = 150 + 400 = 550\, \text{J}
\]
14. Llogaritni ndryshimin në energjinë e brendshme kur shtohen 500 J nxehtësi dhe sistemi kryen 300 J punë në mjedisin përreth.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
\Delta U = Q – W = 500 – 300 = 200\, \text{J}
\]
15. Përcaktoni punën e kryer nga sistemi kur thith 600 J nxehtësi dhe energjia e tij e brendshme rritet me 200 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
W = Q – \Delta U = 600 – 200 = 400\, \text{J}
\]
16. Llogaritni transferimin e nxehtësisë kur një sistem kryen punë prej 700 J dhe energjia e tij e brendshme zvogëlohet me 300 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
Q = \Delta U + W = (-300) + 700 = 400\, \text{J}
\]
17. Përcaktoni ndryshimin në energjinë e brendshme kur humbet 800 J nxehtësi dhe kryhet 400 J punë në sistem.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
\Delta U = -800 + 400 = -400\, \text{J}
\]
18. Llogaritni punën e kryer në sistem kur ai humbet 900 J nxehtësi dhe energjia e tij e brendshme zvogëlohet me 500 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
W = \Delta U – Q = (-500) – (-900) = 400\, \text{J}
\]
19. Përcaktoni transferimin e nxehtësisë kur energjia e brendshme e një sistemi rritet me 600 J, dhe në sistem kryhet punë prej 300 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
Q = \Delta U + W = 600 + 300 = 900\, \text{J}
\]
20. Llogaritni ndryshimin në energjinë e brendshme kur një sistem thith 700 J nxehtësi dhe kryen 350 J punë në mjedisin përreth tij.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
\Delta U = Q – W = 700 – 350 = 350\, \text{J}
\]
21. Përcaktoni punën e kryer nga sistemi kur humbet 800 J nxehtësi dhe energjia e tij e brendshme zvogëlohet me 400 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
W = Q – \Delta U = -800 – (-400) = -400\, \text{J}
\]
22. Llogaritni transferimin e nxehtësisë kur një sistem kryen punë prej 900 J në mjedisin përreth tij dhe energjia e tij e brendshme rritet me 450 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
Q = \Delta U + W = 450 + 900 = 1350\, \text{J}
\]
23. Përcaktoni ndryshimin në energjinë e brendshme kur shtohen 1000 J nxehtësi dhe sistemi kryen 500 J punë në mjedisin përreth.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
\Delta U = Q – W = 1000 – 500 = 500\, \text{J}
\]
24. Llogaritni punën e kryer nga sistemi kur thith 1100 J nxehtësi dhe energjia e tij e brendshme rritet me 550 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
W = Q – \Delta U = 1100 – 550 = 550\, \text{J}
\]
25. Përcaktoni transferimin e nxehtësisë kur një sistem kryen punë prej 1200 J dhe energjia e tij e brendshme zvogëlohet me 600 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
Q = \Delta U + W = (-600) + 1200 = 600\, \text{J}
\]
26. Llogaritni ndryshimin në energjinë e brendshme kur humbet 1300 J nxehtësi dhe në sistem kryhet punë prej 650 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
\Delta U = -1300 + 650 = -650\, \text{J}
\]
27. Përcaktoni punën e kryer në sistem kur ai humbet 1400 J nxehtësi dhe energjia e tij e brendshme zvogëlohet me 700 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
W = \Delta U – Q = (-700) – (-1400) = 700\, \text{J}
\]
28. Llogaritni transferimin e nxehtësisë kur energjia e brendshme e një sistemi rritet me 800 J, dhe në sistem kryhet punë prej 400 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
Q = \Delta U + W = 800 + 400 = 1200\, \text{J}
\]
29. Përcaktoni ndryshimin në energjinë e brendshme kur një sistem thith 1500 J nxehtësi dhe kryen 750 J punë në mjedisin përreth tij.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
\Delta U = Q – W = 1500 – 750 = 750\, \text{J}
\]
30. Llogaritni punën e kryer nga sistemi kur humbet 1600 J nxehtësi dhe energjia e tij e brendshme zvogëlohet me 800 J.
Zgjidhja:
Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës:
\[
W = Q – \Delta U = -1600 – (-800) = -800\, \text{J}
\]
Këto probleme dhe zgjidhje janë hartuar për të ofruar një kuptim gjithëpërfshirës të ligjit të parë të termodinamikës, i cili thotë se ndryshimi në energjinë e brendshme të një sistemi të mbyllur është i barabartë me nxehtësinë e shtuar në sistem minus punën e bërë nga sistemi.
