Termodinamiğin birinci yasasının izotermal süreçlere (sabit sıcaklık) uygulanmasına dair 5 örnek
1. Aşağıdaki grafik, ideal bir gazın geçirdiği değişimi göstermektedir. izotermal süreç (yaklaşım). AB işleminde gaz tarafından yapılan iş…
Pembahasan
Yapılan iş = AB eğrisi altındaki alan = üçgenin alanı + dikdörtgenin alanı
W = [½ (8 x 105–4x105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 x 105]
W = 12 x 105 Jul
AB işleminde gaz tarafından yapılan iş = 12 x 105 Jul
2. ABC işleminde ideal bir gazın yaptığı iş şudur:
Pembahasan
Bilinen :
Basınç 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
Basınç 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
Cilt 1 (V1) = 10 litre = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Cilt 2 (V2) = 30 litre = 30 dm3 = 30 x 10-3 m3
Soruldu ABC işleminde gaz tarafından yapılan iş:
Cevab :
BC sürecinde hacim sabit kalır, bu nedenle gaz tarafından iş yapılmaz. Gaz sadece AB sürecinde hacim değişimi olduğu için iş yapar. Bu nedenle, ABC sürecinde gaz tarafından yapılan iş, AB sürecinde gaz tarafından yapılan işe eşittir.
Gazın yaptığı iş = AB eğrisi altındaki alan = üçgenin alanı + dikdörtgenin alanı.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
W = 150 x 105 Jul
W = 1,5 x 107 Jul
3. Bir gaz izotermal bir süreçten geçmektedir. Gazın 5000 Joule iş yapabilmesi için emilmesi gereken ısı miktarı nedir?
Pembahasan
Bilinen :
İş (W) = 5000 Joule
Soruldu : Emilen Isı (Q)
Cevab :
Bu soruda bahsedilen izotermal süreç, sıcaklığın sabit kaldığı bir termodinamik süreçtir. Sıcaklık (T) ile bir gazın iç enerjisindeki değişim arasındaki ilişki aşağıdaki denklemle ifade edilir:
Sıcaklık sabit ise, sıcaklık değişimi sıfırdır. Sıcaklık değişimi sıfır olduğundan, iç enerji değişimi de sıfırdır. Termodinamiğin birinci yasasını uyguladığımızda aşağıdaki sonuçlar elde edilir.
Termodinamiğin Birinci Yasası :
İç enerjideki değişim (U) sıfır ise, gaz tarafından emilen ısı (Q), gaz tarafından yapılan işe (W) eşittir. Bir gaz ısıyı emdiğinde, gaz ek enerji kazanır ve bu ek enerji gaz tarafından iş yapmak için kullanılır.
Dolayısıyla gazın emdiği ısı = gazın yaptığı iş = 5000 Joule.
4. İzotermal bir işlem geçiren bir gazın basıncının (P) hacmine (V) karşı grafiği aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. AB işleminde gaz tarafından emilen ısı miktarı…
Pembahasan
Bilinen :
Basınç 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Basınç 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Cilt 1 (V1) = 2 metre3
Cilt 2 (V2) = 6 metre3
Soruldu : AB işleminde gaz tarafından emilen ısı (Q)
Cevab :
İzotermal = sabit sıcaklık. Sıcaklık sabit kalırsa, sıcaklık değişimi sıfırdır. Sıcaklık değişimi sıfırsa, iç enerji değişimi de sıfırdır. Bir gazdaki sıcaklık değişimi ile iç enerji değişimi arasındaki ilişki aşağıdaki denklemle ifade edilir:
Termodinamiğin birinci yasasına uygulandığında aşağıdaki sonuçlar elde edilir:
Sıcaklık değişimi sıfır ise, gaz tarafından emilen ısı, gaz tarafından yapılan işe eşittir. AB işleminde gaz tarafından emilen ısıyı bulmak için, yukarıdaki grafiğe dayanarak gaz tarafından yapılan işi hesaplarız.
Gazın yaptığı iş = AB eğrisi altındaki alan = üçgenin alanı + dikdörtgenin alanı.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - V1) + P1(V2 - V1)
W = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
W = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105) (4)
W = ½ (20 x 105) + (20x105)
W = (10 x 105) + (20x105)
W = 30 x 105 Jul
W = 30 atm
AB işleminde gaz tarafından emilen ısı (Q) = AB işleminde gaz tarafından yapılan iş = 30 x 105 Joule = 30 atmosfer.
5. Termodinamikte, ideal bir gaz aşağıdaki durumlarda izotermal bir süreçten geçer...
A. Gazın halindeki değişikliklerde sıcaklık her zaman sabit kalır.
B. Tüm moleküller farklı hızlarda hareket eder.
C. Tüm gaz hallerinde sıcaklık sürekli değişir.
Giymek Suhu moleküler hız ne kadar yüksekse
E. Gaz basıncı ve hacmi değişmez.
Pembahasan
İzotermal İzotermik ise sabit sıcaklık anlamına gelir.
Doğru cevap A şıkkıdır.
