Mekhoa ea Thermodynamic ea Sehlooho: Isothermal Adiabatic Isochoric Isobaric
Ho na le ditsamaiso tse nne tsa thermodynamic, e leng ditsamaiso tsa Isothermal, isochoric, isobaric le adiabatic.
Mokhoa oa Isothermal (mocheso o sa fetoheng)
Mokgweng wa isothermal, mocheso wa sistimi o dula o tsitsitse. Ka kgopolo, sistimi e sekasekilweng ke kgase e loketseng. Mocheso o loketseng wa kgase o lekana ka ho toba le eneji e loketseng ya kgase ya ka hare (U = 3/2 n RT). T ha e fetohe, kahoo U le yona ha e fetohe. Kahoo, haeba e sebediswa tshebetsong ya isothermal, molao wa pele wa equation ya thermodynamic e ba:
Δ U = Q – W
Matla a ka hare ha a fetohe, kahoo Δ U = 0.
0 = Q – W
Q = W
Ho latela equation ena, ts'ebetsong ea isothermal (mocheso o sa fetoheng), mocheso (Q) o ekelitsoeng tsamaisong o sebelisoa ke sistimi ho etsa mosebetsi (W).
Phetoho khatellong le bophahamo ba modumo ba sistimi ts'ebetsong ea isothermal e bontšoa ke kerafo e ka tlase:
Bolumo ba pele ba sistimi = V1 (molumo o monyane) le kgatello ya sistimi = P1 (khatello e kgolo). Hore mocheso wa sistimi o tsitse, kamora hore mocheso o eketswe tsamaisong, sistimi e atoloha mme e sebetse tikolohong. Kamora hore sistimi e sebetse tikolohong, bophahamo ba sistimi bo fetoha ho V2 (bophahamo ba sistimi boa eketseha) le liphetoho tsa khatello ea sistimi ho ea ho P2 (khatello ea sistimi e fokotsehile). Sebopeho sa kerafo se kobehile hobane khatello ea sistimi ha e fetohe khafetsa nakong ea ts'ebetso. Palo ea mosebetsi o entsoeng tsamaisong = sebaka se nang le moriti.
Ts'ebetso ea Adiabatic
Mokgweng wa adiabatic, ha ho mocheso o eketswang tsamaisong kapa o tswang tsamaisong (Q = 0). Ditshebetso tsa Adiabatic di ka etsahala ditsamaisong tse kwetsweng tse arohaneng hantle. Bakeng sa tsamaiso e kwetsweng e nang le insulation e ntle, hangata ha ho na mocheso o phallelang tsamaisong kapa o tswang tsamaisong. Ditshebetso tsa Adiabatic di ka boela tsa etsahala ditsamaisong tse kwetsweng tse sa ikarolang.
Tabeng ena, ts'ebetso e tlameha ho etsoa ka potlako e le hore mocheso o se ke oa phalla ho ea tsamaisong kapa oa tsoa tsamaisong. Haeba e sebelisoa ts'ebetsong ea adiabatic, molao oa pele Tekanyo ea Thermodynamic e tla fetoha:
Δ U = Q – W
Ha ho mocheso o ka hare kapa o kantle ho sistimi, kahoo Q = 0.
Δ U = 0 – W
Δ U = -W
Haeba sistimi e hatelloa ka potlako (mosebetsi o etsoa tsamaisong), joale mosebetsi o ba mpe. Hobane W ke mpe, joale U ke ntle (matla tsamaisong aa eketseha). Ka lehlakoreng le leng, haeba sistimi e atoloha ka potlako (tsamaiso e ea sebetsa), joale W ke ntle. Kaha W ke ntle, U ke mpe (matla tsamaisong aa fokotseha). Matla tsamaisong (khase e loketseng) a lekana le mocheso (U = 3/2 n RT), ka hona haeba matla tsamaisong a eketseha joale mocheso oa tsamaiso le oona oa eketseha. Ka lehlakoreng le leng, haeba matla tsamaisong a fokotseha, joale mocheso oa tsamaiso oa fokotseha.
Phetoho khatellong ea sistimi le bophahamo ba modumo ts'ebetsong ea adiabatic e bontšoa ke kerafo e ka tlase:
Sekotwana sa adiabatic kerafong ena (dikotwana tsa 1-2) se tebile ho feta sekotwana sa isothermal (dikotwana tsa 1-3). Phapang ena ya moepa e bontsha hore bakeng sa keketseho e tshwanang ya bophahamo, kgatello ya sistimi e fokotseha haholo tshebetsong ya adiabatic ho feta tshebetsong ya isothermal. Kgatello ya sistimi e fokotseha haholo tshebetsong ya adiabatic hobane ha katoloso ya adiabatic e etsahala, mocheso wa sistimi le wona o a fokotseha. Mocheso o lekana le kgatello, ka hona haeba mocheso wa sistimi o theoha, kgatello ya sistimi le yona e a fokotseha. Ho fapana le tshebetso ya isothermal, mocheso wa sistimi o dula o tsitsitse. Kahoo, tsamaisong ya isothermal, mocheso ha o susumetse ho theoha ha kgatello.
Mohlala o mong oa ts'ebetso ea adiabatically o etsahala enjeneng ea ho chesa ka hare, joalo ka enjene ea diesel le enjene ea peterole. Lienjeneng tsa diesel, moea o kenngoa ka har'a silindara, 'me moea o ka har'a silindara o hatelloa kapele ho sebelisoa piston (mosebetsi o etsoa moeeng). Ts'ebetso ea khatello ea adiabatic (phokotso ea bophahamo ba sistimi) e bontšoa ka kobeho ea 2-1. Ka lebaka la khatello e potlakileng ea adiabatic, mocheso o nyoloha ka potlako. Ka nako e ts'oanang, disele e fafatsoa ka har'a silindara ka injector, 'me motsoako o qala hang-hang. Enjeneng ea peterole, motsoako oa moea le peterole o kenngoa ka har'a silindara ebe o hatelloa kapele ho sebelisoa piston. Hobane e hatelloa ka potlako adiabatically, mocheso o nyoloha ka potlako. Ka nako e ts'oanang, li-spark plug lia tuka e le hore ts'ebetso ea ho chesa e etsahale.
Ts'ebetso ea Isochoric (bophahamo bo sa fetoheng)
Mokhoeng oa Isochoric, bophahamo ba sistimi bo lula bo tsitsitse. Kaha bophahamo ba sistimi bo lula bo tsitsitse, sistimi e ke ke ea sebetsa tikolohong. Tikoloho le eona e ke ke ea sebetsa tsamaisong. Haeba e sebelisoa ts'ebetsong ea isochoric, molao oa pele oa equation ea thermodynamic o fetoha:
Δ U = Q – W
Sistimi ha e sebetse tikolohong, kahoo W = 0
Δ U = Q – 0
Δ U = Q
Ho tsoa sephethong sena, re ka fihlela qeto ea hore ts'ebetsong ea isochoric (bophahamo bo sa fetoheng), mocheso (Q) o eketsoang tsamaisong o sebelisoa ho eketsa matla tsamaisong. Liphetoho khatellong ea sistimi le bophahamo ba modumo ts'ebetsong ea isochoric li bontšoa ke kerafo e ka tlase:
Qalong, kgatello ya sistimi = p 1 (kgatello e nyane). Mocheso o eketsehileng wa sistimi o etsa hore matla a tsamaisong a eketsehe. Ha matla a tsamaisong a ntse a eketseha, mocheso wa sistimi (kgase e loketseng) o a eketseha (U = 3/2 n RT). Mocheso o lekana ka ho toba le kgatello. Ka hona, haeba mocheso wa sistimi o eketseha, kgatello ya sistimi e a eketseha (p 2 ). Ka lebaka la bophahamo ba sistimi bo sa fetoheng, ha ho na mosebetsi o etswang (ha ho na sebaka se nang le moriti).
Mokhoeng oa isochoric, sistimi e ke ke ea sebetsa tikolohong. Ka ho tšoanang, tikoloho e ke ke ea sebetsa tsamaisong. Lebaka ke hobane, ts'ebetsong ea isochoric, bophahamo ba sistimi bo lula bo tsitsitse. Ho na le mefuta e itseng ea mosebetsi e sa kenyelletseng liphetoho tsa bophahamo. Kahoo leha bophahamo ba sistimi bo sa fetohe, mosebetsi o ntse o ka etsoa tsamaisong. Mohlala, ho na le fene + betri ka setshelong se koetsoeng. Fene e ka potoloha ho sebelisoa matla ke betri. Tabeng ena, lifene, libeteri le moea ka har'a setshelo li nkoa e le litsamaiso.
Ha fene e potoloha, fene e sebetsa, e bapala e le teng ka setshelong. Ka nako e ts'oanang, matla a kinetic a fene a fetoha matla moeeng. Matla a motlakase ka har'a betri, ehlile, a fokotsehile hobane a fetotse sebopeho hore e be matla moeeng. Mohlala ona o bontša hore ts'ebetsong ea isochoric (bophahamo ba molumo bo lula bo tsitsitse), mosebetsi o ntse o ka etsoa tsamaisong (mosebetsi o sa kenyelletseng liphetoho tsa bophahamo ba molumo).
Ts'ebetso ea Isobaric (khatello e sa khaotseng)
Ts'ebetsong ea isobaric, khatello ea sistimi e lula e tsitsitse. Kaha khatello e tsitsitse, phetoho ea matla a ka hare ( Δ U), mocheso (Q) le mosebetsi (W) ts'ebetsong ea isobaric ha se lefela. Kahoo, foromo ea molao oa pele oa thermodynamics ha e so fetohe.
ΔU = Q − W
Liphetoho khatellong le bophahamo ba khase ts'ebetsong ea isobaric li bontšoa ke kerafo e ka tlase:
Taba ea pele, bophahamo ba sistimi = V1 (molumo o monyane). Hobane kgatello e dula e tsitsitse, kahoo kamora hore mocheso o eketswe tsamaisong, sistimi e atoloha mme e sebetsa tikolohong. Kamora ho sebetsa tikolohong, bophahamo ba sistimi bo fetoha ho V2 (keketseho ya bophahamo ba sistimi). Palo ya mosebetsi (W) sistimi e entsweng = sebaka se nang le moriti.
Potso ea 1:
Li-curve 1-2 litšoantšong tse peli tse ka tlase li bontša katoloso ea khase (keketseho ea bophahamo ba khase) e etsahalang ka mokhoa oa adiabatic le ka mokhoa oa isothermal. Ke ts'ebetsong efe, mosebetsi o etsoang ke khase o monyane?
Mosebetsi o etsoang ke likhase ts'ebetsong ea adiabatic o monyenyane ho feta mosebetsi o etsoang ke likhase ts'ebetsong ea isothermal. Sebaka se nang le moriti = mosebetsi o etsoang ke khase nakong ea ts'ebetso ea katoloso (keketseho ea bophahamo ba khase). Sebaka se nang le moriti ts'ebetsong ea adiabatic se tlase ho feta sebaka se nang le moriti sa ts'ebetso ea isothermal.
Potso ea 2:
Mekhoa ea Thermodynamic e bontšitsoe setšoantšong se ka tlase. Li-curve ab le dc = mekhoa ea isochoric (bophahamo bo sa fetoheng). Curve bc le ad = mokhoa oa isobaric (khatello e sa fetoheng). Ts'ebetsong ea ab, mocheso (Q) 600 Joules o eketsoa tsamaisong. Ts'ebetsong ea bc, mocheso (Q) 800 Joules o eketsoa tsamaisong.
a) Liphetoho tsa matla ts'ebetsong ea ab
b) Liphetoho tsa matla ts'ebetsong ea abc
c) Mocheso o felletseng o ekelitsoe ts'ebetsong ea ADC
P 1 = 2 x 10 5 Pa = 2 x 10 5 N / m 2
P 2 = 4 x 10 5 Pa = 4 x 10 5 N / m 2
V 1 = lilithara tse 2 = 2 dm 3 = 2 x 10 -3 m 3
V 2 = lilithara tse 4 = 2 dm 3 = 4 x 10 -3 m 3
tharollo
a) Liphetoho tsa matla a ka hare ts'ebetsong ea ab
Ts'ebetsong ea ab, mocheso oa 600 J o eketsoa tsamaisong. Ts'ebetso ab = ts'ebetso ea isochoric (bophahamo bo sa fetoheng). Ts'ebetsong ea isochoric, ho eketsoa ha mocheso tsamaisong ho eketsa matla feela tsamaisong. Kahoo, matla a fetoha tsamaisong kamora ho amohela mocheso:
ΔU = Q
ΔU = 600 J
b) Liphetoho tsa matla ts'ebetsong ea abc
Ts'ebetso ab = ts'ebetso ea isochoric (bophahamo bo sa fetoheng). Ts'ebetsong ea ab, mocheso oa 600 J o eketsoa tsamaisong. Ka lebaka la bophahamo bo sa fetoheng, ha ho mosebetsi o etsoang ke sistimi.
Ts'ebetso bc = ts'ebetso ea isobaric (khatello e sa khaotseng). Ts'ebetsong ea bc, mocheso (Q) 800 Joules o eketsoa tsamaisong. Ts'ebetsong ea isobaric, sistimi e ka etsa mosebetsi. Palo ea mosebetsi o etsoang ke sistimi ts'ebetsong ea bc (ts'ebetso ea isobaric) ke:
W = P (V 2 – V 1 ) — kgatello e sa kgaotseng
W = P 2 (V 2 – V 1 )
W = 4 x 10 5 N/m 2 (4 x 10 -3 m 3 – 2 x 10 -3 m 3 )
W = 4 x 10 5 N/m 2 (2 x 10 -3 m 3 )
W = 8 x 10 2 Joule
W = 800 Joule
Mocheso o felletseng o ekelitsoeng tsamaisong ts'ebetsong ea abc ke:
Kakaretso ea Q = Q ab + Q bc
Kakaretso ea Q = 600 J + 800 J
Kakaretso ea Q = 1400 Joule
Mosebetsi oohle o etsoang ke sistimi ts'ebetsong ea abc ke:
Kakaretso ea W = W ab + W bc
Kakaretso ea W = 0 + W bc
Kakaretso ea W = 0 + 800 Joule
Kakaretso ea W = 800 Joule
Liphetoho tsa matla a ka hare ts'ebetsong abc = 600 J
c) Mocheso o felletseng o ekelitsoe ts'ebetsong ea ADC
Mocheso oohle o ekelitsoeng tsamaisong o ka baloa ka equation e ka tlase:
ΔU = Q – W
Q = ΔU + W
Mocheso o felletseng o ekelitsoeng ts'ebetsong ea adc = liphetoho tsa matla a ka hare ho adc + mosebetsi ts'ebetsong ea adc.
Mocheso le mosebetsi li ameha phetisong ea matla lipakeng tsa litsamaiso le tikoloho, ha liphetoho tsa matla a ka hare e le litholoana tsa phetiso ea matla lipakeng tsa sistimi le tikoloho. Ka hona, phetoho ea matla ha e itšetlehe ka mokhoa oa phetiso ea matla. Ka lehlakoreng le leng, mocheso le mosebetsi li itšetlehile ka mokhoa. Ts'ebetsong ea isochoric (tsamaiso ea bophahamo ba modumo bo sa fetoheng), phetiso ea matla e etsahala feela ka mokhoa oa mocheso, ha mosebetsi o sa etsahale. Ts'ebetsong ea isobaric (khatello e sa fetoheng), phetiso ea matla e kenyelletsa mocheso le mosebetsi. Le hoja e sa itšetlehe ka mokhoa ona, matla a fetoha ho latela boemo ba pele le boemo ba sistimi ea qetello. Haeba maemo a pele le a ho qetela a tšoana, liphetoho tsa matla li lula li tšoana, leha ts'ebetso e fapane.
Maemo a qalang le a ho qetela bakeng sa ts'ebetso ea abc ho kerafo e kaholimo = maemo a qalang le a ho qetela a ts'ebetso ea adc. Kahoo, matla a ka hare a fetoha ts'ebetsong ea adc = 600 J.
Kakaretso ea mosebetsi (W) o entsoeng ho adc = W ts'ebetso ho ad + W ts'ebetsong ea dc.
Ts'ebetso ea papatso ke ts'ebetso ea isobaric (khatello e sa khaotseng), ha ts'ebetso ea dc e le ts'ebetso ea isochoric (bophahamo bo sa khaotseng). Ka lebaka la bophahamo bo sa khaotseng, ha ho na mosebetsi o etsoang ts'ebetsong ea dc. Taba ea pele, re bala mosebetsi o entsoeng ts'ebetsong ea papatso.
W ad = P (V 2 - V 1 )
W ad = P 1 (V 2 - V 1 )
Bophahamo ba limithara = 2 x 10 5 N/m 2 (4 x 10 ‐3 m 3 ‐ 2 x 10 ‐3 m 3 )
Bophahamo ba limithara = 2 x 10 5 N/m 2 (2 x 10 ‐3 m 3 )
Papatso ea bophahamo = 4 x 10 2 Joule
W ad = 400 Joule
Kakaretso ea W = W ts'ebetsong a-d + W ts'ebetsong d-c
Kakaretso ea W = 400 Joule + 0
Kakaretso ea W = 400 Joule
Kahoo, tekanyo ea mocheso o ekelitsoeng ts'ebetsong ea ADC ke:
Q = ΔU + W
Q = 600 J + 400 J
Q = 1000 J
Potso ea 3:
Litara e le 1 ea metsi e fetoha lilithara tse 1671 tsa mouoane ha e phehiloe ka khatello ea 1 atm. Bala phetoho ea matla a ka hare le mosebetsi o etsoang ke metsi ha a fetoha mouoane … (Mocheso oa mouoane bakeng sa metsi = L V = 22.6 x 10 5 J/Kg)
tharollo
Boima ba metsi = 1000 kg/ m3
Mocheso oa mouoane bakeng sa metsi (L V ) = 22.6 x 10 5 J / Kg
P = 1 atm = 1.013 x 10 5 Pa = 1.013 x 10 5 N/m 2
V 1 = litara e le 1 = 1 dm 3 = 1 x 10 -3 m 3 (Bophahamo ba metsi)
V 2 = 1671 lilithara = 1671 dm 3 = 1671 x 10 -3 m 3 (Bophahamo ba mouoane)
a) Liphetoho matla a ka hare
Liphetoho matla a ka hare = Mocheso o eketsoang metsing ntle le Mosebetsi o etsoang ke metsi ha a fetoha mouoane. Palo ea pele Mocheso (Q) o eketsoa metsing …
Q = m L V
Boima ba metsi = boima ba metsi / bophahamo ba metsi
Boima ba metsi (m) = bongata ba metsi x bophahamo ba metsi
Boima ba metsi (m) = (1000 kg/m3 ) ( 1 x 10 -3 m3 )
Boima ba metsi (m) = (1000 kg/m 3 ) (0.001 m 3 )
Boima ba metsi (m) = 1 kg
Q = (1 kg) (22.6 x 10 5 J / kg)
Q = 22.6 x 10 5 J
Bala mosebetsi (W) o etsoang ke metsi ha a fetoha mouoane. Ho bela ha metsi ho etsahala ka khatello e sa fetoheng (ts'ebetso ea isobaric).
W = p (V 2 – V 1 )
W = 1.013 x 10 5 N/m 2 (1671 x 10 -3 m 3 – 1 x 10 -3 m 3 )
W = 1.013 x 10 5 N/m 2 (1670 x 10 -3 m 3 )
W = 1691.71 x 10 2 Joule
W = 1.7 x 105 Joule
Liphetoho matleng a ka hare a metsi:
ΔU = Q – W
ΔU = 22.6 x 10 5 J – 1.7 x 10 5 J
ΔU = 20.9 x 10 5 J
ΔU = 21 x 10 5 J
Mocheso oa 21 x 10 5 Joule o eketsoang metsing o sebelisetsoa ho eketsa matla a ka hare (ho hlola matla a ho tsitlella pakeng tsa limolek'hule tse bolokang metsi a le metsi). Ka mantsoe a mang, 21 x 10 5 J e sebelisoa ho fetola metsi hore e be mouoane. Ha metsi a fetohile mouoane, 1.7 x 105 J e setseng e sebelisetsoa ho etsa mosebetsi.
Potso ea 4:
Mole e le 'ngoe ea khase ka har'a silindara e atoloha ka potlako ka nako e le 'ngoe. Qalong, mocheso oa khase = 1000 K. Kamora ho atoloha, mocheso oa khase o theohela ho 500 K. Fumana mosebetsi o etsoang ke khase ...
tharollo
Katoloso ea khase e etsahala ka nako ea adiabatic. Ts'ebetsong ea adiabatic, ha ho mocheso o kenang kapa o tsoang tsamaisong. Kahoo, mosebetsi o etsoang ka khase = liphetoho tsa matla ka khase.
ΔU = Q – W kapa W = Q – Δ U → Q = 0
W = 0 – ΔU
W = – ΔU
Re ka bala liphetoho tsa matla khaseng re sebelisa equation ea matla khaseng e loketseng:
ΔU = 3/2 (1 mol) (8.315 J / mol. K) (500 K – 1000 K)
ΔU = 3/2 (1 mol) (8.315 J / mol. K) (- 500 K)
ΔU = -6236.25 J
Kahoo, mosebetsi o etsoang ke khase ke:
W = – ΔU
W = – (- 6236.25 J)
W = 6236.25 J
