5 ví dụ về việc áp dụng định luật nhiệt động lực học thứ nhất vào các quá trình đẳng nhiệt (nhiệt độ không đổi)
1. Đồ thị dưới đây biểu diễn một khí lý tưởng đang trải qua quá trình chuyển hóa. quá trình đẳng nhiệt (Phương pháp tiếp cận). Công việc do khí thực hiện trong quá trình AB là…
Cuộc thảo luận
Công việc thực hiện = diện tích dưới đường cong AB = diện tích tam giác + diện tích hình chữ nhật
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (Năm 2)]
W = [4 x 105] + [8 x 105]
W = 12 x 105 Joule
Công do khí thực hiện trong quá trình AB = 12 x 105 Joule
2. Công do khí lý tưởng thực hiện trong quá trình ABC là…
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Áp suất 1 (P)1) = 10 x 105 N / m2
Áp suất 1 (P)1) = 5 x 105 N / m2
Tập 1 (V)1) = 10 lít = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Tập 2 (V)2) = 30 lít = 30 dm3 = 30 x 10-3 m3
Yêu cầu Công do khí thực hiện trong quá trình ABC
Jawab :
Trong quá trình BC, thể tích không đổi, nên khí không thực hiện công. Khí chỉ thực hiện công trong quá trình AB vì có sự thay đổi thể tích. Do đó, công do khí thực hiện trong quá trình ABC bằng công do khí thực hiện trong quá trình AB.
Công thức tính công do khí thực hiện: diện tích dưới đường cong AB = diện tích tam giác + diện tích hình chữ nhật.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (Năm 20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
W = 150 x 105 Joule
W = 1,5 x 107 Joule
3. Một chất khí trải qua quá trình đẳng nhiệt. Lượng nhiệt cần hấp thụ để chất khí thực hiện công 5000 Jun là…
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Công (W) = 5000 Jun
Yêu cầu : Nhiệt lượng hấp thụ (Q)
Jawab :
Quá trình đẳng nhiệt được đề cập trong câu hỏi này là một quá trình nhiệt động học trong đó nhiệt độ không đổi. Mối quan hệ giữa nhiệt độ (T) và sự thay đổi nội năng của một chất khí được biểu thị bằng phương trình sau:
Nếu nhiệt độ không đổi, thì sự thay đổi nhiệt độ bằng không. Vì sự thay đổi nhiệt độ bằng không, nên sự thay đổi nội năng bằng không. Áp dụng định luật nhiệt động lực học thứ nhất ta thu được các kết quả sau.
Định luật nhiệt động lực học thứ nhất :
Nếu sự thay đổi nội năng (U) bằng 0 thì nhiệt lượng (Q) mà khí hấp thụ bằng công do khí thực hiện (W). Khi khí hấp thụ nhiệt, khí nhận được thêm năng lượng và năng lượng bổ sung này được khí sử dụng để thực hiện công.
Vậy nhiệt lượng khí hấp thụ = công khí thực hiện = 5000 Jun.
4. Đồ thị biểu diễn áp suất (P) theo thể tích (V) của một chất khí trải qua quá trình đẳng nhiệt được thể hiện trong hình dưới đây. Lượng nhiệt mà chất khí hấp thụ trong quá trình AB là…
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Áp suất 1 (P)1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Áp suất 2 (P)2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Tập 1 (V)1) = 2 m3
Tập 2 (V)2) = 6 m3
Yêu cầu : Nhiệt lượng (Q) mà khí hấp thụ trong quá trình AB
Jawab :
Đẳng nhiệt = nhiệt độ không đổi. Nếu nhiệt độ không đổi, sự thay đổi nhiệt độ bằng không. Nếu sự thay đổi nhiệt độ bằng không, sự thay đổi nội năng bằng không. Mối quan hệ giữa sự thay đổi nhiệt độ và sự thay đổi nội năng trong chất khí được biểu thị bằng phương trình sau:
Nếu áp dụng vào định luật nhiệt động lực học thứ nhất, ta thu được các kết quả sau:
Nếu sự thay đổi nhiệt độ bằng 0, thì nhiệt lượng khí hấp thụ bằng công khí thực hiện. Để tìm nhiệt lượng khí hấp thụ trong quá trình AB, ta tính công khí thực hiện dựa trên đồ thị ở trên.
Công thức tính công do khí thực hiện: diện tích dưới đường cong AB = diện tích tam giác + diện tích hình chữ nhật.
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) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
W = 30 x 105 Joule
W = 30 atm
Nhiệt lượng (Q) mà khí hấp thụ trong quá trình AB = công do khí thực hiện trong quá trình AB = 30 x 105 Joule = 30 atm.
5. Trong nhiệt động lực học, một khí lý tưởng trải qua quá trình đẳng nhiệt nếu...
A. Trong khi trạng thái của khí thay đổi, nhiệt độ luôn không đổi.
B. Tất cả các phân tử đều chuyển động với tốc độ khác nhau.
C. Mọi điều kiện về khí đều luôn thay đổi nhiệt độ
Giảng viên đại học suhu tốc độ phân tử càng cao
E. Áp suất và thể tích khí không thay đổi
Cuộc thảo luận
Đẳng nhiệt hoặc đẳng nhiệt có nghĩa là nhiệt độ không đổi.
Đáp án đúng là A.
