Išmokite taikyti pirmąjį termodinamikos dėsnį įvairiose situacijose, spręskite pratimus ir pasitikrinkite savo žinias išspręstais ir paaiškintais pratimais.
Klausimas 1
Pirmasis termodinamikos dėsnis teigia, kad:
a) Energija negali būti sukurta ar sunaikinta, tačiau ji gali būti paversta iš vienos formos į kitą.
b) Energija visada išsaugoma, bet jos negalima paversti iš vienos formos į kitą.
c) Energiją galima sukurti arba sunaikinti, bet jos negalima paversti iš vienos formos į kitą.
d) Energijos negalima išsaugoti, bet ją galima paversti iš vienos formos į kitą.
Pirmasis termodinamikos dėsnis yra energijos tvermės principas, taigi sistemoje uždarytas, energijos kiekis išlieka pastovus ir gali būti transformuojamas tik iš vienos formos į kitą. kitas.
2 klausimas
Tarkime, kad uždara sistema, kuri gauna 100 J šilumos ir atlieka 50 J darbą. Koks yra sistemos vidinės energijos pokytis?
a) -50 J
b) 0 J
c) 50 J
d) 100 J
e) 150 J
Ženklų tikrinimas:
Gauta šiluma yra teigiama Q ＞ 0.
Atliktas darbas teigiamas W = 0.
Pagal pirmąjį įstatymą turime:
3 klausimas
Ideali dujų sistema su išorine aplinka pakeičia 500 džaulių šilumos. Darant prielaidą, kad šis procesas yra izometrinis aušinimas, atitinkamai nustatykite darbą ir vidinę energiją.
a) 500 J ir 0 J
b) – 500 ir 0 J
c) 0 J ir 500 J
d) 0 J ir – 500 J
e) -500 J ir 500 J
Kadangi procesas yra izometrinis, tūris nesikeičia, todėl darbas lygus nuliui.
Pagal pirmąjį termodinamikos dėsnį:
Kadangi tai yra aušinimas, sistema praranda šilumą, todėl:
4 klausimas
8 moliai idealių dujų stūmoklinio cilindro sistemoje suspaudžiami atliekant 1000 J darbą. Proceso metu išorinei aplinkai prarandama 400 J šilumos. Jo vidinė energija ir temperatūros pokytis yra atitinkamai lygūs
Duota: R = 8,31 J/mol. K
a) – 1400 J ir apytikslis pokytis 6 K
b) 600 J ir apytikslis pokytis 6 K
c) 600 J ir apytikslis pokytis 14 K
d) – 1400 J ir apytikslis pokytis 14 K
vidinė energija
Kai sistema gauna darbą, jos ženklas yra neigiamas, taip pat šiluma, kuri šiame procese prarandama.
Pirmasis termodinamikos dėsnis yra toks:
Pakeitę reikšmes, gauname:
R = 8,31 J/mol K
Temperatūra
Pagal Džaulio dėsnį turime:
5 klausimas
Tobulos dujos yra suspaudžiamos, atlikdamos 500 J darbą. Šios transformacijos pabaigoje sistemos vidinė energija pakito 200 J mažiau nei pradžioje. Dujų mainų šilumos kiekis buvo
a) – 700 J
b) – 300 J
c) 300 J
d) 0 J
e) 700 J
Kadangi darbas gautas, tai yra atsparus darbas, jo ženklas yra neigiamas.
Pakeičiant reikšmes į pirmojo termodinamikos dėsnio lygtį:
6 klausimas
(CEDERJ 2021) Ciklo etape, kurį oro kondicionieriuje atlieka idealios dujos, dujų slėgis padidinamas išlaikant pastovų jų tūrį. Šiame ciklo etape dujų atliktas darbas W, sugertos šilumos kiekis Q ir jų temperatūros pokytis ΔT yra atitinkamai:
a) W ＜ 0, Q ＜ 0 ir ΔT ＜ 0
b) W = 0, Q ＞ 0 ir ΔT ＞ 0
c) W = 0, Q = 0 ir ΔT = 0
d) W ＞ 0, Q ＞ 0 ir ΔT ＞ 0
Duomenys:
Padidėja slėgis P;
Garsas išlieka pastovus;
Darbas
Kadangi tūris yra pastovus, darbas W lygus nuliui.
Pirmasis termodinamikos dėsnis skamba taip:
Kadangi šiluma yra teigiama, vidinės energijos pokytis taip pat bus teigiamas.
Šiluma
Kadangi šiluma sugeriama, tai teigiama.
Temperatūra
Pagal dujų įstatymą:
kur,
n yra apgamų skaičius
R yra universali dujų konstanta
Taigi temperatūra priklauso tik nuo slėgio, nes tūris yra pastovus, teigiamas.
7 klausimas
(UNICENTRO 2018) Pagal Pirmąjį termodinamikos dėsnį, sistemos vidinės energijos pokytis ΔU yra gaunamas pagal skirtumą tarp šilumos mainų su išorine aplinka Q ir proceso metu atlikto darbo W termodinaminis. Atsižvelgiant į šią informaciją, jei monoatominės dujos plečiasi taip, kad visada liktų toje pačioje temperatūroje, šią transformaciją galima pavaizduoti lygtimi
a) ΔU + W = 0
b) ΔU − W =0
c) Q − W = 0
d) Q + ΔU = 0
Izoterminis procesas vyksta be temperatūros pokyčių.
Energija yra susijusi su temperatūra:
Kur n yra molių skaičius, o R yra universali dujų konstanta. Kadangi n ir R yra pastovūs, yra tik temperatūros kitimas ir
Pirmasis termodinamikos dėsnis skamba taip:
8 klausimas
(URCA 2016) Pagal pirmąjį termodinamikos dėsnį, jei per izoterminį procesą, kurį vykdo idealios fiksuotos masės dujos, dujos išsiskiria šilumos kiekis, kurio dydis yra 50 cal, tada vidinės energijos pokytis ir dujų atliktas darbas šiame procese yra atitinkamai:
a) 0 ir 50 cal.
b) 50 kalorijų ir 0.
c) 0 ir 0.
d) 50 cal ir -50 cal.
e) 0 ir -50 cal.
Vidinės energijos pokytis yra tiesiogiai susijęs su temperatūros pokyčiu. Kadangi procesas yra izoterminis, temperatūra nesikeičia, todėl .
Iš pirmojo termodinamikos dėsnio:
Kadangi išsiskiria šiluma, jos ženklas yra neigiamas.
9 klausimas
(UFRN 2012) Biomasė yra vienas iš pagrindinių atsinaujinančios energijos šaltinių, todėl mašinos, kurios ją naudoja kaip kurą energijai gaminti, yra svarbios aplinkosaugos požiūriu. Labai dažnas pavyzdys yra biomasės naudojimas garo turbinai varyti, kad būtų sukurtas darbas. Šone esančiame paveikslėlyje schematiškai pavaizduota supaprastinta termoelektrinė.
Šioje termoelektrinėje deginant biomasę krosnyje susidaro šiluma, kuri šildo vandenį katile ir generuoja aukšto slėgio garus. Savo ruožtu garai vamzdžiais yra nukreipiami į turbiną, kuri, veikdama, pradeda sukti savo mentes.
Daryti prielaidą, kad šilumos nuostoliai dėl temperatūros skirtumų tarp šio šilumos variklio dalių ir aplinkos yra nereikšmingi. Šiame kontekste katilo vandens vidinės energijos kitimas
a) yra didesnė už jai tiekiamos šilumos deginant biomasę ir turbinoje atliktų darbų sumą.
b) lygi šilumos, tiekiamos jai deginant biomasę su turbinoje atliktu darbu, sumai.
c) yra lygus skirtumui tarp jai tiekiamos šilumos deginant biomasę ir turbinoje atliekamo darbo.
d) yra didesnis už skirtumą tarp jai tiekiamos šilumos deginant biomasę ir turbinoje atliekamo darbo.
Vanduo katile gauna energiją šilumos pavidalu deginant kurą ir išskiria energiją turbinoje atliekamo darbo pavidalu.
10 klausimas
(UECE 2021) Dėl dujų savybių atkreipkite dėmesį į šiuos teiginius:
i. Idealioms dujoms vidinė energija priklauso tik nuo slėgio.
II. Šiluma, kurią sugeria dujos keičiant savo būseną, nepriklauso nuo proceso.
III. Idealių dujų vidinė energija priklauso tik nuo temperatūros ir nepriklauso nuo proceso.
IV. Idealių dujų izoterminio plėtimosi metu jų atliktas darbas yra lygus sugertai šilumai.
Teisinga tai, kas tik nurodyta
a) I ir II.
b) III ir IV.
c) I ir IV.
d) II ir III.
III. TEISINGA. Idealių dujų vidinė energija priklauso tik nuo temperatūros ir nepriklauso nuo proceso.
Vidinės energijos pokytis yra tiesiogiai susijęs su temperatūros pokyčiu.
Kur n yra molių skaičius, o R yra idealiųjų dujų konstanta, būdamos konstantos, tik temperatūra lemia vidinę dujų energiją.
IV. TEISINGA. Idealių dujų izoterminio plėtimosi metu jų atliktas darbas yra lygus sugertai šilumai.
Kadangi jis yra izoterminis, temperatūra nesikeičia, todėl vidinės energijos pokytis lygus nuliui. Pagal pirmąjį termodinamikos dėsnį:
Sužinokite daugiau naudodami:
- Pirmasis termodinamikos dėsnis
- Termodinamika: dėsniai, sąvokos, formulės ir pratimai
- Termodinamikos pratimai
- dujų įstatymas
ASTH, Rafaelis. Pirmojo termodinamikos dėsnio pratimai.Visa materija, [n.d.]. Galima įsigyti: https://www.todamateria.com.br/exercicios-da-primeira-lei-da-termodinamica/. Prieiga adresu:
Taip pat žiūrėkite
- Termodinamikos pratimai
- Termodinamika
- adiabatinė transformacija
- Termochemijos pratimai
- Pirmasis termodinamikos dėsnis
- Gamtos mokslai ir jų technologijos: Enem
- Šiluminė energija
- Antrasis termodinamikos dėsnis