Vaje iz prvega zakona termodinamike

Naučite se uporabiti prvi zakon termodinamike v različnih situacijah, rešite naloge in preverite svoje znanje z rešenimi in razloženimi nalogami.

Vprašanje 1

Prvi zakon termodinamike pravi, da:

a) Energije ni mogoče ustvariti ali uničiti, lahko pa jo pretvorimo iz ene oblike v drugo.

b) Energija se vedno ohranja, vendar je ni mogoče pretvoriti iz ene oblike v drugo.

c) Energijo lahko ustvarimo ali uničimo, ne moremo pa je pretvoriti iz ene oblike v drugo.

d) Energije ni mogoče ohraniti, lahko pa jo pretvorimo iz ene oblike v drugo.

Odgovor pojasnjen

Prvi zakon termodinamike je princip ohranjanja energije, torej v sistemu zaprta, ostane količina energije nespremenjena in se lahko samo preoblikuje iz ene oblike v drugo. drugo.

vprašanje 2

Predpostavimo zaprt sistem, ki prejme 100 J toplote, medtem ko opravi 50 J dela. Kolikšna je sprememba notranje energije sistema?

a) -50 J

b) 0 J

c) 50 J

d) 100J

e) 150 J

Odgovor pojasnjen

Preverjanje znakov:

Prejeta toplota je pozitivna Q > 0.

Opravljeno delo je pozitivno W > 0.

Po prvem zakonu imamo:

ravni prirast U je ravni ravni Q minus ravni Win ravni prirast U je enak 100 minus 50 ravni prirast U je enak 50 ravnim presledkom J

vprašanje 3

Idealen plinski sistem izmenja 500 joulov toplote z zunanjim okoljem. Ob predpostavki, da je ta proces izometrično ohlajanje, določite delo oziroma notranjo energijo.

a) 500 J in 0 J

b) - 500 in 0 J

c) 0 J in 500 J

d) 0 J in - 500 J

e) -500 J in 500 J

Odgovor pojasnjen

Ker je proces izometričen, se prostornina ne spremeni, zato je delo nič.

Po prvem zakonu termodinamike:

ravni prirast U je enak ravni Q minus ravni Win ravni prirast U je enak ravni Q minus 0 ravni prirast U je enak ravni Q

Ker gre za hlajenje, sistem izgublja toploto, zato:

ravni prirast U je enak minus 500 ravnim prostorom J

vprašanje 4

8 molov idealnega plina v sistemu bat-cilinder stisnemo z delom 1000 J. Pri tem se v zunanje okolje izgubi 400 J toplote. Njegova notranja energija in sprememba njegove temperature sta enaki

Podano: R = 8,31 J/mol. K

a) - 1400 J in približno variacijo 6 K

b) 600 J in približno variacijo 6 K

c) 600 J in približno variacijo 14 K

d) - 1400 J in približno variacijo 14 K

Odgovor pojasnjen

notranja energija

Ker sistem prejme delo, je njegov predznak negativen, prav tako toplota, ki se pri tem izgubi.

Prvi zakon termodinamike je:

ravni prirast U je enak ravni Q minus ravni W

Če nadomestimo vrednosti, dobimo:

ravni prirast U je ravni Q minus ravni Win ravni prirast U je enak minus 400 minus levi oklepaj minus 1000 desni oklepaj ravni prirast U je enak minus 400 plus 1000 ravni prirastek U je enak 600 presledku naravnost J

R = 8,31 J/mol K

Temperatura

Po Joulovem zakonu imamo:

ravni prirast U enak 3 na 2 nR ravni prirast T600 enak 3 na 2.8.8 točka 31. ravni prirastek Tštevec 600.2 nad imenovalcem 3.8.8 vejica 31 konec ulomka je enak ravnim prirastkom Tštevec 1200 nad imenovalcem 199 vejica 44 konec ulomka je enak ravnemu prirastku T6 vejica 01 približno enak ravnemu prirastku T

vprašanje 5

Popoln plin je podvržen stiskanju in opravi delo 500 J. Na koncu te transformacije se je notranja energija sistema spremenila za 200 J manj kot na začetku. Količina toplote, ki jo je izmenjal plin, je bila

a) - 700 J

b) - 300 J

c) 300J

d) 0J

e) 700 J

Odgovor pojasnjen

Ker je bilo delo prejeto, to je odporno delo, je njegov predznak negativen.

Zamenjava vrednosti v enačbo prvega zakona termodinamike:

prirast ravno U je enako ravno Q minus ravno W200 enako ravno Q minus levi oklepaj minus 500 desni oklepaj200 je kvadrat Q plus 500200 minus 500 je kvadrat Qminus 300 kvadratni prostor J je enako ravno Q

vprašanje 6

(CEDERJ 2021) V fazi cikla, ki ga izvaja idealni plin v klimatski napravi, se tlak plina poveča, tako da ostane njegova prostornina konstantna. Na tej stopnji cikla so delo W, ki ga opravi plin, količina toplote Q, ki jo absorbira, in sprememba njegove temperature ΔT naslednji:

a) W < 0, Q < 0 in ΔT < 0

b) W = 0, Q > 0 in ΔT > 0

c) W = 0, Q = 0 in ΔT = 0

d) W > 0, Q > 0 in ΔT > 0

Odgovor pojasnjen

podatki:

Tlak P se poveča;

Glasnost ostane konstantna;

delo

Ker je prostornina konstantna, je delo W enako nič.

ravna W je ravna P. ravni prirast V ravni W je ravni P.0 ravni W je enak 0 ravni presledek J

Prvi zakon termodinamike gre takole:

ravni prirast U je ravni Q minus ravni Zmagajte ravni prirast U je ravni Q

Ker je toplota pozitivna, bo tudi sprememba notranje energije pozitivna.

Toplota

Ker se toplota absorbira, je pozitivna.

Temperatura

Po zakonu o plinu:

Prostor PV je enak prostoru nRT

Kje,

n je število molov

R je univerzalna plinska konstanta

Temperatura je torej odvisna le od tlaka, saj je prostornina konstantna in pozitivna.

vprašanje 7

(UNICENTRO 2018) V skladu s prvim zakonom termodinamike je sprememba notranje energije sistema, ΔU, podana z razliko med toploto, izmenjano z zunanjim okoljem, Q, in delom, W, opravljenim v procesu termodinamični. Če se monoatomski plin razširi tako, da vedno ostane pri isti temperaturi, lahko ob upoštevanju te informacije to transformacijo predstavimo z enačbo

a) ΔU + W = 0

b) ΔU − W =0

c) Q − W = 0

d) Q + ΔU = 0

Odgovor pojasnjen

Izotermni proces poteka brez spremembe temperature.

Energija je povezana s temperaturo z:

ravni prirast U je enak 3 na 2 nR ravni prirast T

Kjer je n število molov in R univerzalna plinska konstanta. Ker sta n in R konstantna, obstaja samo nihanje temperature in

ravni prirastek U je enak 0

Prvi zakon termodinamike gre takole:

inkrement ravno U je enako ravno Q minus ravno W krepko 0 krepko je enako krepko Q krepko minus krepko W

vprašanje 8

(URCA 2016) V skladu s prvim zakonom termodinamike, če se med izotermnim procesom, ki ga izvaja idealni plin s fiksno maso, plin sprosti količina toplote, katere magnituda je 50 cal, potem sta sprememba notranje energije in delo, ki ga opravi plin v tem procesu, oziroma:

a) 0 in 50 kal.

b) 50 cal in 0.

c) 0 in 0.

d) 50 cal in -50 cal.

e) 0 in -50 kal.

Odgovor pojasnjen

Sprememba notranje energije je neposredno povezana s spremembo temperature. Ker je proces izotermičen, ni temperaturnih sprememb, torej ravni prirastek U je enak 0.

Iz prvega zakona termodinamike:

ravni prirast U je enak ravni Q minus ravni W0 enak ravni Q minus ravni W ravni W enak ravni Q

Ker se toplota sprošča, je njen predznak negativen.

ravno W je enako minus 50 cal prostora

vprašanje 9

(UFRN 2012) Biomasa je eden glavnih virov obnovljive energije, zato so stroji, ki jo uporabljajo kot gorivo za proizvodnjo električne energije, pomembni z okoljskega vidika. Zelo pogost primer je uporaba biomase za pogon parne turbine za ustvarjanje dela. Slika ob strani shematično prikazuje poenostavljeno termoelektrarno.

V tej termoelektrarni izgorevanje biomase v peči proizvaja toploto, ki segreva vodo v kotlu in ustvarja visokotlačno paro. Para pa se po ceveh vodi do turbine, ki pod njenim delovanjem začne vrteti svoje lopatice.

Slika, povezana z vprašanjem

Predpostavimo, da so toplotne izgube zaradi temperaturnih razlik med deli tega toplotnega stroja in okoljem zanemarljive. V tem kontekstu je sprememba notranje energije kotlovske vode

a) je večja od vsote toplote, ki ji je dovedena z izgorevanjem biomase in opravljenim delom na turbini.

b) je enaka vsoti toplote, ki ji je dovedena z zgorevanjem biomase z delom, opravljenim na turbini.

c) je enaka razliki med toploto, ki jo dovajamo z zgorevanjem biomase, in delom, opravljenim na turbini.

d) je večja od razlike med toploto, ki jo dovajamo s sežiganjem biomase, in delom, opravljenim na turbini.

Odgovor pojasnjen

Voda v kotlu prejema energijo v obliki toplote pri izgorevanju goriva in sprošča energijo v obliki dela, opravljenega na turbini.

vprašanje 10

(UECE 2021) Glede lastnosti plinov bodite pozorni na naslednje izjave:

jaz. Pri idealnem plinu je notranja energija samo funkcija tlaka.

II. Toplota, ki jo absorbira plin, ko spremeni svoje stanje, je neodvisna od procesa.

III. Notranja energija idealnega plina je samo funkcija temperature in je neodvisna od procesa.

IV. Pri izotermnem raztezanju idealnega plina je delo, ki ga opravi, enako absorbirani toploti.

Pravilno je, kar je navedeno samo v

a) I in II.

b) III in IV.

c) I in IV.

d) II in III.

Odgovor pojasnjen

III. PRAVILNO. Notranja energija idealnega plina je samo funkcija temperature in je neodvisna od procesa.

Sprememba notranje energije je neposredno povezana s spremembo temperature.

ravni prirast U je enak nR premega prirastka T

Kjer je n število molov in R je idealna plinska konstanta, ker je konstanta, samo temperatura določa notranjo energijo plina.

IV. PRAVILNO. Pri izotermnem raztezanju idealnega plina je delo, ki ga opravi, enako absorbirani toploti.

Ker je izotermičen, ni spremembe temperature, zato je sprememba notranje energije enaka nič. Po prvem zakonu termodinamike:

ravni prirast U je enak ravni Q minus ravni W0 enak ravni Q minus ravni W ravni Q enak ravni W

Izvedite več z:

  • Prvi zakon termodinamike
  • Termodinamika: zakoni, koncepti, formule in vaje
  • Vaje iz termodinamike
  • zakon o plinu

ASTH, Rafael. Vaje iz prvega zakona termodinamike.Vse zadeve, [n.d.]. Na voljo v: https://www.todamateria.com.br/exercicios-da-primeira-lei-da-termodinamica/. Dostop na:

Glej tudi

  • Vaje iz termodinamike
  • Termodinamika
  • adiabatna transformacija
  • Vaje iz termokemije
  • Prvi zakon termodinamike
  • Naravoslovje in njihove tehnologije: Enem
  • Termalna energija
  • Drugi zakon termodinamike
15 Komentiranih vaj iz ekologije

15 Komentiranih vaj iz ekologije

Ekologija je področje biologije, ki preučuje interakcijo med živimi bitji in okoljem, v katerem ž...

read more

20 povezovalnih vaj (s predlogo)

Ob vezniki so izrazi, ki se uporabljajo za povezovanje dveh stavkov ali besed iste slovnične vred...

read more
Vaje na atomskih modelih

Vaje na atomskih modelih

Preizkusite svoje znanje z enostavnimi, srednjimi in težjimi vprašanji o atomskih modelih, ki so ...

read more