Exempel på tillämpning av termodynamikens första huvudsats på en isokorisk process (konstant volym)

3 Exempel på frågor om tillämpningen av termodynamikens första huvudsats i isokoriska processer (konstant volym)

1. Graf över tryck (P) mot volym (V) hos en gas som genomgår en isokorisk process. Arbetet som utförs av gasen i process AB är…

Diskussion
Process AB = isokorisk process (konstant volym). Vid isokor volym ändras inte gasens volym (och rymdens volym) så inget arbete utförs av gasen.

2. Tre mol monoatomisk gas vid en temperatur av 47^oC och tryck 2 x 10⁵ Pascal genomgår en isokorisk process tills trycket ökar till 3 x 10⁵ Pascal. Förändringen i gasens inre energi är… Universell gaskonstant (R) = 8,315 J/mol.K
Diskussion
Det är känt :
Initial temperatur (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K
Initialt tryck (P₁) = 2 x 10⁵ Pa
Sluttryck (P₂) = 3 x 10⁵ Pa
Universell gaskonstant (R) = 8,315 J/mol.K
Antal mol (n) = 3
Frågade Energiförändringar i gas
Jawab :
I en isokor process förblir volymen konstant så inget arbete utförs av gasen (W = 0).
Termodynamikens första lag :
Baserat på härledningen av denna formel dras slutsatsen att i en isokorisk process orsakar den värme som tillförs systemet (Q) att systemets inre energi (U) ökar. Omvänt orsakar den värme som frigörs av systemet att systemets inre energi minskar. Hur stor är förändringen i gasens inre energi? Förändringen i gasens inre energi beräknas med hjälp av formeln för inre energi nedan.
Energi i gas :
För att beräkna förändringen i inre energi måste den slutliga temperaturen (T) vara känd.₂Beräkna T₂ med hjälp av Gay-Lussacs lagformel.
Gay-Lussacs lag (isokorisk/konstant volym) :
Beräkna energiförändringen i gasen:
Förändringen i gasens inre energi är 5986,8 joule.

3. Totalt 0,2 mol monoatomisk gas vid en temperatur av 27^oC finns i ett slutet kärl. Värmen som måste absorberas för att öka gasens temperatur till 400 K är… Universell gaskonstant (R) = 8,315 J/mol.K
Diskussion
Det är känt :
Antal mol (n) = 0,2 mol
Initial temperatur (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Sluttemperatur (T₂) = 400 K
Universell gaskonstant (R) = 8,315 J/mol.K
Frågade Värmeabsorbering (Q)
Jawab :
I en isokor process förblir volymen konstant så inget arbete utförs av gasen (W = 0).
Termodynamikens första lag :
Absorberad värme (Q) = ökning av gasens inre energi (U). Förändringen i gasens inre energi beräknas med hjälp av formeln för inre energi nedan.
Energi i gas :
Värme absorberad av gas = förändring i inre energi = 249,45 joule.