Puna e bërë në proceset termodinamike - problemet dhe zgjidhjet

Puna e bërë në proceset termodinamike - problemet dhe zgjidhjet

1. Një gaz ideal është i kompresuar nga gjendja 1 në gjendjen 2 siç tregohet në grafikun më poshtë. Përcaktoni punën e kryer nga gazi.

Zgjidhje

1 litër = 0.001 m3

I njohur:Puna e kryer në proceset termodinamike – problemet dhe zgjidhjet 1

Presioni 1 (P1 ) = 10 kPa = 10,000 Pa = 10,000 N/ m2

Presioni 2 (P2 ) = 20 kPa = 20,000 Pa = 20,000 N/ m2

Vëllimi 1 (V1) = 4 litra = 4 (0.001 m3) = 0.004 m3

Vëllimi 2 (V2) = 10 litra = 10 (0.001 m3) = 0.010 m3

Kërkohet: Puna e kryer nga gazi (W)

zgjidhje:

W = P (V2 - V1) + 1/2 (P2 - P.1)(V2 - V1)

W = 10,000 (0.010-0.004) + 1/2 (20,000-10,000)(0.010-0.004)

W = 10,000 (0.006) + 1/2 (10,000) (0.006)

W = 10 (6) + 1/2 (10) (6)

W = 60 + 1/2 (60)

W = 60 + 30

W = 90 Xhaul

2. Përcaktoni punën e kryer nga gazi në procesin abcda, siç tregohet në grafikun më poshtë.

I njohur:

Presioni 1 (P1) = 1 x 105 Pa = 1 x 105 N / m2Puna e kryer në proceset termodinamike – problemet dhe zgjidhjet 2

Presioni 2 (P2 ) = 3 x 105 Pa = 3 x 105 N / m2

Vëllimi 1 (V1 ) = 2 m3

Vëllimi 2 (V2 ) = 4 m3

Kërkohet: Punë (W)

zgjidhje:

Puna e kryer nga gazi = sipërfaqja e drejtkëndëshit abcd.

W = (P2 – P1 ) ( V2 – V1 )

W = (3 x 105 – 1 x 105 ) (4 – 2)

W = (2 x 105 ) (2)

W = 4 x 107 Xhaul

W = 400,000 Xhaul

W = 400 kJ

3. Përcaktoni punën e kryer nga gazi në procesin ABCA.

I njohur:

Presioni 1 (P1) = 1 N/m2Puna e kryer në proceset termodinamike – problemet dhe zgjidhjet 3

Presioni 2 (P2) = 7 N/m2

Vëllimi 1 (V1 ) = 1 m3

Vëllimi 2 (V2 ) = 5 m3

Kërkohet: Punë (W)

zgjidhje:

Puna e kryer nga gazi = sipërfaqja e trekëndëshit ABC

Shih edhe  Presioni i trupave të ngurtë - problemet dhe zgjidhjet

W = ½ (P2 – P1 ) ( V2 – V1 )

F = ½ (7-1)(5-1)

W = ½ (6)(4)

W = ½ (24)

W = 12 Xhaul

  1. Cili është përkufizimi i punës në termodinamikë?
    • Përgjigje: Në termodinamikë, puna përkufizohet si një transferim energjie nga ose drejt një sistemi që nuk është për shkak të një ndryshimi të temperaturës midis sistemit dhe mjedisit përreth tij.
  2. Si lidhet puna me diagramin presion-vëllim (PV) të një procesi termodinamik?
    • Përgjigje: Në një diagram PV, puna e kryer nga ose mbi një sistem gjatë një procesi përfaqësohet nga sipërfaqja nën kurbën e procesit. Për proceset që përfshijnë gazra, puna shpesh jepet nga integrali i P dV, ku P është presioni dhe dV është ndryshimi diferencial në vëllim.
  3. Cila është puna e kryer gjatë një procesi izokorik?
    • Përgjigje: Një proces izokorik ndodh në vëllim konstant. Meqenëse nuk ka ndryshim të vëllimit, puna e kryer gjatë një procesi izokorik është zero.
  4. Si ndryshon puna e kryer në një zgjerim izobarik (me presion konstant) nga ajo në një zgjerim izotermik (me temperaturë konstante) të një gazi ideal?
    • Përgjigje: Në një zgjerim izobarik, puna llogaritet si , ku P është presioni konstant dhe është ndryshimi në vëllim. Për një zgjerim izotermik të një gazi ideal, puna mund të llogaritet duke përdorur ekuacionin , ku n është numri i moleve, R është konstantja universale e gazit, dhe janë përkatësisht vëllimet përfundimtare dhe fillestare.
  5. Cili është rëndësia e ligjit të parë të termodinamikës në lidhje me punën dhe energjinë?
    • Përgjigje: Ligji i parë i termodinamikës thotë se ndryshimi në energjinë e brendshme të një sistemi është i barabartë me nxehtësinë e shtuar në sistem minus punën e kryer nga sistemi në mjedisin përreth tij. Ai përfaqëson parimin e ruajtjes së energjisë.
  6. Për një proces ciklik në një diagram PV, çfarë përfaqëson zona e mbyllur?
    • Përgjigje: Për një proces ciklik në një diagram PV, zona e mbyllur përfaqëson punën neto të kryer nga ose mbi sistemin gjatë një cikli.
  7. Si ndryshon puna e kryer në një proces adiabatik nga një proces izotermik për një gaz ideal?
    • Përgjigje: Në një proces adiabatik, nuk ka shkëmbim nxehtësie me mjedisin përreth, kështu që puna e kryer rezulton në një ndryshim në energjinë e brendshme të gazit. Për një proces izotermik, temperatura mbetet konstante dhe çdo punë e kryer balancohet nga një sasi e barabartë e transferimit të nxehtësisë, kështu që nuk ka ndryshim në energjinë e brendshme.
  8. Pse puna e kryer në një proces të pakthyeshëm mund të jetë e ndryshme nga puna e kryer në një proces të kthyeshëm edhe nëse gjendjet fillestare dhe përfundimtare janë të njëjta?
    • Përgjigje: Në një proces të kthyeshëm, çdo gjendje e ndërmjetme midis gjendjes fillestare dhe asaj përfundimtare është në ekuilibër. Në një proces të pakthyeshëm, ky nuk është rasti. Shtegjet e ndjekura në një diagram PV, dhe rrjedhimisht puna e bërë, mund të ndryshojnë ndjeshëm midis dy llojeve të proceseve, edhe nëse ato fillojnë dhe mbarojnë në të njëjtat pika.
  9. Si ndikon prania e sjelljes jo-ideale (reale) të gazit në llogaritjet e punës në proceset termodinamike?
    • Përgjigje: Për gazrat reale, devijimet nga sjellja ideale mund të çojnë në ndryshime në llogaritjet e punës, veçanërisht në presione të larta ose temperatura të ulëta. Ekuacioni Van der Waals ose modele të tjera të gazrave reale mund të duhet të përdoren për të marrë parasysh këto devijime.
  10. Çfarë do të thotë kur puna e kryer në një sistem është negative?
  • Përgjigje: Kur puna e kryer në një sistem është negative, kjo do të thotë që sistemi po kryen punë në mjedisin përreth tij. Kjo shpesh korrespondon me një zgjerim të një gazi kundër presionit të jashtëm.
Print Friendly, PDF & Email