Molao oa Pele oa Thermodynamics Thepa
Mokhoa oa Thermodynamic
Mocheso (Q) ke matla a tsamayang ho tloha nthong e 'ngoe ho ea ho e 'ngoe ka lebaka la phapang ea mocheso. Mabapi le sistimi le tikoloho, mocheso o ka thoe ke matla a tsamaeang ho tloha tsamaisong ho ea tikolohong kapa matla a tsamaeang ho tloha tikolohong ho ea tsamaisong ka lebaka la phapang ea mocheso. Haeba mocheso oa sistimi o phahame ho feta mocheso oa tikoloho, mocheso o tla phalla ho tloha tsamaisong ho ea tikolohong. Ka lehlakoreng le leng, haeba mocheso oa tikoloho o phahame ho feta mocheso oa sistimi, mocheso o tla phalla ho tloha tikolohong ho ea tsamaisong.
Haeba Mocheso (Q) o amana le phetiso ea matla ka lebaka la phapang ea mocheso, joale Mosebetsi (W) o amana le phetiso ea matla e etsahalang ka mekhoa ea mechini. Mohlala, haeba sistimi e sebetsa tikolohong, joale matla a tla itsamaela ka bohona ho tloha tsamaisong ho ea tikolohong. Ka lehlakoreng le leng, haeba tikoloho e sebetsa tsamaisong, joale matla a tla tloha tikolohong ho ea tsamaisong.
Mohlala o bonolo oa phetisetso ea matla pakeng tsa sistimi le tikoloho ea eona e kenyeletsang mocheso le mosebetsi ke mouoane o chesang o sutumelletsang sekoahelo sa pitsa. Boteng ba mocheso bo etsa hore sistimi (mouoane) e sutumelletse sekoahelo sa pitsa (mouoane o sebetsa tikolohong). Ena ke mohlala o mong oa phetoho boemong ba sistimi ka lebaka la phetisetso ea matla pakeng tsa sistimi le tikoloho ea eona. Ho na le mehlala e meng e mengata. Liphetoho boemong ba sistimi ka lebaka la phetisetso ea matla pakeng tsa sistimi le tikoloho ea eona e kenyelletsang mocheso le mosebetsi li bitsoa lits'ebetso tsa thermodynamic.
Matla a ka Hare le Molao oa Pele oa Thermodynamics
Matla a ka hare (U) a sistimi ke kakaretso ea matla ohle a kinetic a limolek'hule tse tsamaisong, hammoho le kakaretso ea matla ohle a ka bang teng a hlahang likamanong pakeng tsa limolek'hule tse tsamaisong. Re lebeletse hore haeba mocheso o phalla ho tloha tikolohong ho ea tsamaisong (tsamaiso e amohela matla), matla a ka hare a sistimi aa eketseha… Ka lehlakoreng le leng, haeba sistimi e sebetsa tikolohong (tsamaiso e ntša matla), matla a ka hare a sistimi aa fokotseha.
Kahoo, ho latela molao-motheo oa paballo ea matla, ho ka fihleloa qeto ea hore phetoho ea matla tsamaisong = Mocheso o ekelitsoeng tsamaisong (tsamaiso e fumana matla) – Mosebetsi o etsoang ke tsamaiso (tsamaiso e ntša matla).
Tekanyo ena e sebetsa tsamaisong e koetsoeng (Sistimi e koetsoeng ke sistimi e lumellang phapanyetsano ea matla feela pakeng tsa sistimi le tikoloho). Bakeng sa sistimi e koetsoeng e arohaneng, ha ho matla a kenang kapa a tsoang tsamaisong, ka hona, phetoho ea matla a ka hare = 0.
Tekanyo ena e boetse e sebetsa le ho litsamaiso tse bulehileng haeba re nahana ka liphetoho tsa matla tsamaisong ka lebaka la ho eketsoa le ho fokotseha ha bongata ba lintho tse bonahalang (Sistimi e bulehileng ke sistimi e lumellang phapanyetsano ea lintho tse bonahalang le matla pakeng tsa sistimi le tikoloho). Molao oa pele oa thermodynamics o ile oa thehoa lekholong la leshome le metso e robong la lilemo, ka mor'a hore mocheso o utloisisoe e le matla a fetisetsoang ka lebaka la liphapang tsa mocheso.
Matla a ka hare ke bongata bo hlalosang boemo ba microscopic ba sistimi. Bongata bo hlalosang boemo ba microscopic ba sistimi (matla a ka hare) bo ke ke ba fumanoa ka ho toba. Seo re se sekasekang ho Molao oa Pele oa Thermodynamics equation ke phetoho feela ea matla a ka hare. Liphetoho matla a ka hare li ka fumanoa ka lebaka la matla a ekelitsoeng tsamaisong le matla a lokolloang ke sistimi ka mokhoa oa mocheso le mosebetsi. Ka lehlakoreng le leng, bongata bo hlalosang maemo a macroscopic bo ka fumanoa ka ho toba. Bongata bo hlalosang maemo a macroscopic ke mocheso (T), khatello (p), bophahamo (V), le boima (m) kapa palo ea li-moles (n). Mocheso le mosebetsi li ameha feela ts'ebetsong ea phetisetso ea matla pakeng tsa sistimi le tikoloho ea eona; ha se bongata bo hlalosang boemo ba sistimi.
Saena melao bakeng sa Mocheso (Q) le Mosebetsi (W)
Melao ea letšoao bakeng sa Mocheso le Mosebetsi e tsamaellana le Molao oa Pele oa Thermodynamics. Mocheso (Q) ho equation e kaholimo o emela mocheso o ekelitsoeng tsamaisong (Q ke positive), ha Mosebetsi (W) ho equation e kaholimo o emela mosebetsi o entsoeng ke sistimi (W ke positive). Haeba mocheso o tloha tsamaisong, joale Q ke negative. Ka lehlakoreng le leng, haeba mosebetsi o etsoa tsamaisong, joale W ke negative.
Mohlala oa potso ea 1:
Haeba li-Joules tse 2000 tsa mocheso li eketsoa tsamaisong, ha sistimi e etsa li-Joules tse 1000 tsa mosebetsi, phetoho ea matla a ka hare a sistimi ke efe?
Puisano
Sistimi e fumana mocheso o eketsehileng (matla) oa li-Joules tse 2000. Sistimi e boetse e etsa mosebetsi (ho lokolloa ha matla) oa li-Joules tse 1000. Ka hona, phetoho ea matla a sistimi = li-Joules tse 1000.
Mohlala oa potso ea 2:
Haeba li-Joules tse 2000 tsa mocheso li tsoa tsamaisong 'me sistimi e etsa li-Joules tse 1000 tsa mosebetsi, phetoho ea matla a ka hare a sistimi ke efe?
Puisano
Haeba mocheso o tloha tsamaisong, ho bolela hore Q e na le boleng bo fosahetseng.
Li-joule tse 2000 tsa mocheso lia tsoa tsamaisong (tsamaiso e ntša matla). Li-joule tse 1000 tsa mosebetsi le tsona lia etsoa (tsamaiso e ntša matla). Kahoo, matla a tsamaisong a fokotseha ka 3000 J.
Mohlala oa potso ea 3:
Haeba li-Joules tse 2000 tsa mocheso li eketsoa tsamaisong 'me li-Joules tse 1000 tsa mosebetsi li etsoa tsamaisong, phetoho ea matla a ka hare a sistimi ke efe?
Puisano
Haeba mosebetsi o etsoa tsamaisong, joale W e mpe.
Sistimi e fumana mocheso o eketsehileng (sistimi e fumana matla) oa li-Joules tse 2000 'me mosebetsi o etsoa tsamaisong (sistimi e fumana matla) ea li-Joules tse 1000. Kahoo, matla a tsamaisong a eketseha ka li-Joules tse 3000.
Taba ea pele , boholo ba litsamaiso tseo re li sekasekang ka khopolo-taba sehloohong sena ke likhase. Re sebelisa likhase hobane thepa ea tsona e kholo (mocheso, khatello le bophahamo ba modumo) e bonolo ho e fumana. Ha re sekaseka likhase, re ntse re li nka e le likhase tse loketseng. Sena ke feela ho nolofatsa tlhahlobo. Ha re sebelise likhase tsa 'nete hobane, ka khatello e phahameng ka ho lekaneng, likhase tsa 'nete hangata li itšoara ka tsela e sa tloaelehang.
Sa bobedi , haeba sistimi eo re e sekasekang e le khase e loketseng, joale matla a ka hare a ka baloa ho sebelisoa equation e bolelang kamano pakeng tsa matla a ka hare a khase e loketseng le mocheso oa khase e loketseng: U = 3/2 nRT (equation ea matla a ka hare bakeng sa khase e loketseng ea monatomic).
Mosebetsi o entsoeng ke sistimi nakong ea phetoho ea bophahamo ba modumo
Pele re tsoela pele, ha re qaleng ka ho nahana ka mosebetsi oo sistimi e o etsang tikolohong ea eona. Ho bala palo ea mosebetsi (W) o etsoang ke sistimi, nahana ka khase e loketseng ka har'a setshelo se koetsoeng ke piston. Piston e ka tsamaisoa holimo le tlase. Palo ena e nolofalitsoe ho ba litekanyo tse peli. Nahana ka eona ka mahlakore a mararo. Moqolo = bolelele x bophara x bophahamo.
Khase e loketseng e emeloa ke lintlha tse ka hare ho setshelo. Motheo oa setshelo o kopana le ntho e nang le mocheso o phahameng (e tšoanang le metsi ka paneng e futhumatsoang holim'a lelakabe). Ntho e nang le mocheso o phahameng ha e kenyelelitsoe setšoantšong, nahana feela ka kelellong ea hau 😉 Khase e loketseng ka setshelong ke sistimi, ha lintho tse ling tse ka ntle ho setshelo, ho kenyeletsoa le ntho e nang le mocheso o phahameng e kopanang le setsi sa setshelo, ke tikoloho. Hobane mocheso o potolohileng o phahame ho feta mocheso oa sistimi, mocheso ka tlhaho o phalla ho tloha tikolohong ho ea tsamaisong. Ho eketsoa ha matla a tsoang tikolohong ho etsa hore matla a ka hare a sistimi (khase e loketseng) a eketsehe. Matla a ka hare a khase e loketseng a lekana ka ho toba le mocheso (U = 3/2 nRT), ka hona ha matla a ka hare a khase e loketseng a eketseha, mocheso oa khase e loketseng le oona oa eketseha. Keketseho ea mocheso oa khase e loketseng e etsa hore khase e loketseng e atolohe 'me e sutumelletse piston sebaka s. Ha e sutumelletsa piston sebaka s, sistimi (khase e loketseng) e sebetsa tikolohong (moea o kantle).
Qalong, kgatello ya sistimi e phahame (P1) mme bophahamo ba sistimi bo tlase (V1). Kgatello e lekana ka tsela e fapaneng le bophahamo ba motlakase. Kamora hore mocheso o phalle ho tloha tikolohong ho ya tsamaisong mme sistimi e sebetse tikolohong, bophahamo ba sistimi bo a eketseha (V2) mme kgatello ya sistimi e a fokotseha (P2).
Palo ea mosebetsi o entsoeng ke sistimi ts'ebetsong e kaholimo ke:
Mosebetsi (W) = Matla a ho sututsa (F) x ho falla (s). Kaha matla a ho sututsa (F) = khatello (P) x sebaka sa bokaholimo (A) ba piston, equation ea Mosebetsi e ka ngoloa tjena:
W = Fs ‐‐‐‐‐ F = PA
W = PAs ‐‐‐‐‐ E le = V
W = PV
Ho bohlokoa ho hlokomela hore mosebetsi o etsoang ke sistimi o etsahala nakong ea phetoho ea molumo. Ka hona, mosebetsi oohle o entsoeng ke sistimi o ka fumanoa ka ho atisa phetoho ea khatello ka phetoho ea molumo.
W = (khatello ea ho qetela - khatello ea pele) (bophahamo ba ho qetela - bophahamo ba pele)
W = (P 2 ‐ P 1 )(V 2 ‐ V 1 )
Taba ea pele , phetoho ea bophahamo ba sistimi ts'ebetsong e boletsoeng ka holimo e ka fumanoa habonolo. Meqolo ea pele le ea ho qetela ea sistimi e ka fumanoa ka ho bala bophahamo ba setshelo. Ka hona, ho bala palo ea mosebetsi (W) o etsoang ke sistimi, re hloka ho tseba hore na khatello e fetoha joang nakong ea ts'ebetso.
Haeba kgatello (p) ya sistimi e fetoha ka tsela e sa tlwaelehang ha bophahamo ba modumo (V) bo fetoha, jwale bongata ba mosebetsi o etswang ke sistimi bo ka balwa ho sebediswa calculus. Haeba o sa tloaelane le calculus, ho na le dikgetho tse ding tseo o ka di sebedisang. Taba ya pele, ha re thaleng kerafo e bontshang kamano pakeng tsa kgatello le bophahamo ba modumo. Bongata ba mosebetsi o etswang ke sistimi = sebaka se nang le moriti tlasa mothapo wa p-V.
Khatello khahlanong le bophahamo ba modumo bakeng sa liphetoho tsa khatello tse etsahalang ka mokhoa o sa tloaelehang.
Qalong, kgatello ya sistimi = p 1 (kgatello e phahameng) mme bophahamo ba sistimi = V 1 (bophahamo bo tlase). Kamora hore sistimi e sebetse tikolohong, kgatello ya sistimi e fetoha ho p 2 (kgatello e tlase) mme bophahamo ba sistimi bo fetoha ho V 2 (bophahamo bo phahameng). Bongata ba mosebetsi (W) o etswang ke sistimi = sebaka se nang le moriti. Sebopeho sa mothinya se kobehile hobane kgatello ya sistimi (kgase e loketseng) e fetoha ka tsela e sa tlwaelehang nakong ya tshebetso.
Haeba kgatello (p) ya sistimi e dula e tsitsitse ha bophahamo (V) bo fetoha, jwale palo ya mosebetsi o entsweng ke sistimi e ka balwa habonolo. Palo ya mosebetsi o entsweng ke sistimi e ka balwa ho sebediswa equation kapa e ka fumanwa sebakeng se nang le moriti tlasa mothapo wa P-V. Tabeng ena, equation ya mosebetsi e ka hodimo e ka fetolwa ka tsela e latelang:
W = (P 2 ‐ P 1 )(V 2 ‐ V 1 )
Kaha kgatello (p) e dula e tsitsitse, jwale P 2 = P 1 = P
W = P (V 2 - V 1 )
Khatello khahlanong le bophahamo ba modumo bakeng sa ts'ebetso eo khatello e lulang e le teng kamehla, ke hore, e sa fetoheng:
Qalong bophahamo ba sistimi = V1 (molumo o monyane). Ka mora hore sistimi e sebetse tikolohong, molumo wa sistimi o fetoha ho V2 (bophahamo bo boholo). Kgatello ya sistimi e dula e tsitsitse, ho bolelang hore ha e fetohe. Palo ya mosebetsi (W) o etswang ke sistimi = sebaka se nang le moriti.
Sa bobedi, sistimi e sebetsa tikolohong haeba bophahamo ba sistimi bo eketseha. Ka lehlakoreng le leng, tikoloho e sebetsa tsamaisong haeba bophahamo ba sistimi bo fokotseha. Haeba bophahamo ba sistimi bo sa fetohe nakong ea ts'ebetso, sistimi e ke ke ea sebetsa tikolohong, 'me tikoloho e ke ke ea sebetsa tsamaisong. Tabeng ena, mosebetsi (W) = 0.
