Õpi rakendama termodünaamika esimest seadust erinevates olukordades, lahendama ülesandeid ning pane oma teadmised proovile lahendatud ja selgitatud harjutustega.
küsimus 1
Termodünaamika esimene seadus ütleb, et:
a) Energiat ei saa luua ega hävitada, kuid seda saab muuta ühest vormist teise.
b) Energia säilib alati, kuid seda ei saa ühest vormist teise muuta.
c) Energiat saab luua või hävitada, kuid seda ei saa muuta ühest vormist teise.
d) Energiat ei saa kokku hoida, kuid seda saab muuta ühest vormist teise.
Termodünaamika esimene seadus on energia jäävuse põhimõte, seega süsteemis suletud, jääb energia hulk konstantseks ja seda saab muundada ainult ühest vormist teise. muud.
küsimus 2
Oletame suletud süsteemi, mis võtab 50 J töö tegemise ajal vastu 100 J soojust. Milline on süsteemi siseenergia muutus?
a) -50 J
b) 0 J
c) 50 J
d) 100 J
e) 150 J
Märkide kontrollimine:
Vastuvõetud soojus on positiivne Q = 0.
Tehtud töö on positiivne W = 0.
Esimese seaduse kohaselt on meil:
küsimus 3
Ideaalne gaasisüsteem vahetab väliskeskkonnaga 500 džauli soojust. Eeldades, et see protsess on isomeetriline jahutus, määrake vastavalt töö ja siseenergia.
a) 500 J ja 0 J
b) - 500 ja 0 J
c) 0 J ja 500 J
d) 0 J ja – 500 J
e) -500 J ja 500 J
Kuna protsess on isomeetriline, siis maht ei muutu, seega on töö null.
Vastavalt termodünaamika esimesele seadusele:
Kuna tegemist on jahutusega, kaotab süsteem soojust, mistõttu:
küsimus 4
Kolb-silindri süsteemis surutakse kokku 8 mooli ideaalset gaasi, tehes 1000 J tööd. Protsessi käigus kaob väliskeskkonda 400 J soojust. Selle siseenergia ja temperatuuri muutus on vastavalt võrdsed
Antud: R = 8,31 J/mol. K
a) - 1400 J ja ligikaudne variatsioon 6 K
b) 600 J ja ligikaudne variatsioon 6 K
c) 600 J ja ligikaudne variatsioon 14 K
d) - 1400 J ja ligikaudne variatsioon 14 K
sisemine energia
Kuna süsteem saab tööd, on selle märk negatiivne, nagu ka soojus, mis selles protsessis kaob.
Termodünaamika esimene seadus on:
Väärtused asendades saame:
R = 8,31 J/mol K
Temperatuur
Joule'i seaduse järgi on meil:
küsimus 5
Täiuslik gaas läbib kokkusurumise, tehes 500 J tööd. Selle teisenduse lõpus muutus süsteemi siseenergia 200 J vähem kui alguses. Gaasi poolt vahetatud soojushulk oli
a) - 700 J
b) - 300 J
c) 300 J
d) 0 J
e) 700 J
Kuna töö sai kätte ehk siis vastupidav töö, siis selle märk on negatiivne.
Väärtuste asendamine termodünaamika esimese seaduse võrrandiga:
küsimus 6
(CEDERJ 2021) Tsükli etapis, mida õhukonditsioneeris teostab ideaalne gaas, suurendatakse gaasi rõhku, hoides selle mahtu konstantsena. Selles tsükli etapis on gaasi poolt tehtud töö W, neeldunud soojushulk Q ja selle temperatuuri muutus ΔT vastavalt:
a) W ＜ 0, Q ＜ 0 ja ΔT ＜ 0
b) W = 0, Q ＞ 0 ja ΔT ＞ 0
c) W = 0, Q = 0 ja ΔT = 0
d) W ＞ 0, Q ＞ 0 ja ΔT ＞ 0
Andmed:
Rõhk P suureneb;
Helitugevus jääb konstantseks;
Töö
Kuna ruumala on konstantne, on töö W võrdne nulliga.
Termodünaamika esimene seadus on järgmine:
Kuna soojus on positiivne, on ka siseenergia muutus positiivne.
Kuumus
Kuna soojus neeldub, on see positiivne.
Temperatuur
Gaasiseaduse järgi:
kus,
n on moolide arv
R on universaalne gaasikonstant
Seega sõltub temperatuur ainult rõhust, kuna ruumala on konstantne, olles positiivne.
küsimus 7
(UNICENTRO 2018) Termodünaamika esimese seaduse kohaselt on süsteemi siseenergia muutus ΔU mis on saadud väliskeskkonnaga vahetatud soojuse Q ja protsessi käigus tehtud töö W vahega termodünaamiline. Seda teavet arvesse võttes, kui üheaatomiline gaas paisub nii, et see jääb alati samale temperatuurile, saab seda teisendust esitada võrrandiga
a) ΔU + W = 0
b) ΔU − W =0
c) Q - W = 0
d) Q + ΔU = 0
Isotermiline protsess toimub ilma temperatuurimuutusteta.
Energia on temperatuuriga seotud:
Kus n on moolide arv ja R on universaalne gaasikonstant. Kuna n ja R on konstantsed, on ainult temperatuuri kõikumine ja
Termodünaamika esimene seadus on järgmine:
küsimus 8
(URCA 2016) Vastavalt termodünaamika esimesele seadusele, kui isotermilise protsessi käigus, mida läbib fikseeritud massiga ideaalgaas, eraldub gaas soojushulk, mille suurus on 50 cal, siis siseenergia muutus ja gaasi poolt selles protsessis tehtav töö on vastavalt:
a) 0 ja 50 cal.
b) 50 kalorit ja 0.
c) 0 ja 0.
d) 50 cal ja -50 cal.
e) 0 ja -50 cal.
Siseenergia muutus on otseselt seotud temperatuurimuutusega. Kuna protsess on isotermiline, ei toimu temperatuurimuutusi, seega .
Termodünaamika esimesest seadusest:
Kuna soojust eraldub, on selle märk negatiivne.
küsimus 9
(UFRN 2012) Biomass on üks peamisi taastuvenergia allikaid ja seetõttu on seda elektritootmiseks kütusena kasutavad masinad keskkonna seisukohast olulised. Väga levinud näide on biomassi kasutamine auruturbiini käivitamiseks töö tekitamiseks. Küljel olev joonis kujutab skemaatiliselt lihtsustatud termoelektrijaama.
Selles termoelektrijaamas tekib biomassi põletamisel ahjus soojust, mis soojendab boileris olevat vett ja tekitab kõrgsurveauru. Aur omakorda juhitakse torude kaudu turbiini, mis oma toimel hakkab labasid pöörlema.
Eeldada, et selle soojusmasina osade ja keskkonna temperatuuride erinevusest tingitud soojuskaod on tühised. Selles kontekstis katla vee siseenergia kõikumine
a) on suurem kui biomassi põletamisel talle antud soojuse ja turbiinil tehtud töö summa.
b) on võrdne turbiinil tehtud tööga biomassi põletamisel talle antud soojuse summaga.
c) on võrdne biomassi põletamisel talle antud soojuse ja turbiinil tehtud töö vahega.
d) on suurem kui biomassi põletamisel talle antud soojuse ja turbiinil tehtud töö vahe.
Katlas olev vesi saab energiat kütuse põletamisel tekkiva soojuse kujul ja vabastab energiat turbiinil tehtava töö näol.
küsimus 10
(UECE 2021) Seoses gaaside omadustega pöörake tähelepanu järgmistele väidetele:
i. Ideaalse gaasi puhul on siseenergia ainult rõhu funktsioon.
II. Gaasi oleku muutmisel neeldunud soojus ei sõltu protsessist.
III. Ideaalse gaasi siseenergia sõltub ainult temperatuurist ja ei sõltu protsessist.
IV. Ideaalse gaasi isotermilisel paisumisel on selle töö võrdne neeldunud soojusega.
Õige on see, mis on kirjas ainult
a) I ja II.
b) III ja IV.
c) I ja IV.
d) II ja III.
III. ÕIGE. Ideaalse gaasi siseenergia sõltub ainult temperatuurist ja ei sõltu protsessist.
Siseenergia muutus on otseselt seotud temperatuurimuutusega.
Kus n on moolide arv ja R on ideaalne gaasikonstant, olles konstantid, määrab gaasi siseenergia ainult temperatuur.
IV. ÕIGE. Ideaalse gaasi isotermilisel paisumisel on selle töö võrdne neeldunud soojusega.
Kuna see on isotermiline, siis temperatuur ei muutu, seega on siseenergia muutus null. Termodünaamika esimese seaduse järgi:
Lisateavet leiate:
- Termodünaamika esimene seadus
- Termodünaamika: seadused, mõisted, valemid ja harjutused
- Termodünaamika harjutused
- gaasiseadus
ASTH, Rafael. Termodünaamika esimese seaduse ülesanded.Kõik Matter, [n.d.]. Saadaval: https://www.todamateria.com.br/exercicios-da-primeira-lei-da-termodinamica/. Juurdepääs aadressil:
Vaata ka
- Termodünaamika harjutused
- Termodünaamika
- adiabaatiline transformatsioon
- Termokeemia harjutused
- Termodünaamika esimene seadus
- Loodusteadused ja nende tehnoloogiad: Enem
- Soojusenergia
- Termodünaamika teine seadus