3.A: Sheria ya Kwanza ya Thermodynamics (Jibu)

$$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$$ $$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$$$$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$$ $$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$$ $$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$$ $$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$$ $$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$$ $$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$$ $$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$$ $$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$$ $$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$$ $$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$$ $$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$$ $$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$$ $$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$$$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$$

Angalia Uelewa Wako

3.1. $$\displaystyle p_2(V_2−V_1)$$

3.2. Mstari wa 1$$\displaystyle ΔE_{int}=40J$$;

mstari wa 2,$$\displaystyle W=50J$$ na$$\displaystyle ΔE_{int}=40J$$;

mstari wa 3,$$\displaystyle Q=80J$$ na$$\displaystyle ΔE_{int}=40J$$; na

mstari wa 4,$$\displaystyle Q=0$$ na$$\displaystyle ΔE_{int}=40J$$

3.3. Kwa hiyo mchakato unawakilishwa na pembe$$\displaystyle p=nRT/V$$ kwenye njama ya PV kwa tathmini ya kazi.

3.4. $$\displaystyle 1.26×10-^3J$$.

Maswali ya dhana

1. a. SE; b. ES; c.

3. Baadhi ya nishati huenda katika kubadilisha awamu ya kioevu kwa gesi.

5. Ndiyo, kwa muda mrefu kama kazi iliyofanyika inalingana na joto limeongezwa hakutakuwa na mabadiliko katika nishati ya ndani na hivyo hakuna mabadiliko katika joto. Wakati maji yanapofungia au wakati barafu inyeyuka wakati wa kuondoa au kuongeza joto, kwa mtiririko huo, hali ya joto inabakia mara kwa mara.

7. Ikiwa kazi zaidi imefanywa kwenye mfumo kuliko joto limeongezwa, nishati ya ndani ya mfumo itapungua.

9. Mfumo lazima uwasiliane na chanzo cha joto ambacho kinaruhusu joto kuingilia ndani ya mfumo.

11. Michakato ya isothermal lazima iwe polepole ili kuhakikisha kuwa kama joto linahamishwa, joto halibadilika. Hata kwa michakato ya isobaric na isochoric, mfumo lazima uwe katika usawa wa mafuta na mabadiliko ya polepole ya vigezo vya thermodynamic.

13. Kwa kawaida$$\displaystyle C_p$$ ni kubwa kuliko$$\displaystyle C_V$$ kwa sababu wakati upanuzi hutokea chini ya shinikizo la mara kwa mara, inafanya kazi kwenye mazingira. Kwa hiyo, joto linaweza kuingia katika nishati ya ndani na kazi. Chini ya kiasi cha mara kwa mara, joto lote linakwenda kwenye nishati ya ndani. Katika mfano huu, mikataba ya maji inapokanzwa, hivyo kama sisi kuongeza joto katika shinikizo mara kwa mara, kazi ni kufanyika juu ya maji na mazingira na kwa hiyo,$$\displaystyle C_p$$ ni chini ya$$\displaystyle C_V$$.

15. Hapana, daima ni kubwa kuliko 1.

17. Mchakato wa adiabatic una mabadiliko ya joto lakini hakuna mtiririko wa joto. Mchakato wa isothermal hauna mabadiliko katika joto lakini una mtiririko wa joto.

Matatizo

19. $$\displaystyle p(V−b)=−c_T$$ni kiwango cha joto kinachohitajika na vioo gesi bora ikiwa chini ya kiasi cha mara kwa mara.

21. $$\displaystyle V−bpT+cT^2=0$$

23. 74 K

25. mara 1.4

27. PvLn (4)

29. a. 160 J; b. —160 J

31. $$\displaystyle W=900J$$

33. $$\displaystyle 3.53×10^4J$$

35. a. 1:1;

b. 10:1

37. a. 600 J;

b. 0;

c. 500 J;

d. 200 J;

e. 800 J;

f. 500 J

39. 580 J

41. a. 600 J;

b. 600 J;

c. 800 J

43. a. 0;

b. 160 J;

c. —160 J

45. a. 150 J;

b. 700 J

47. Hakuna kazi iliyofanywa na hufikia joto la kawaida.

49. 54,500 J

51. a$$\displaystyle (p_1+3V^2_1)(V_2−V_1)−3V_1(V^2_2−V^2_1)+(V^3_2−V^3_1)$$;.

b$$\displaystyle \frac{3}{2}(p_2V_2−p_1V_1)$$;

c. jumla ya sehemu (a) na (b); d.$$\displaystyle T_1=\frac{p_1V_1}{nR}$$ na$$\displaystyle T_2=\frac{p_2V_2}{nR}$$

53. a.

b.$$\displaystyle W=4.39kJ,ΔE_{int}=−4.39kJ$$

55. a. 1660 J;

b. -2730 J;

c Haitegemei mchakato.

57. a. 700 J;

b. 500 J

59. a. —3 400 J;

b. 3400 J huingia gesi

61. 100 J

63. a. 370 J;

b. 100 J;

c. 500 J

65. 850 J

67. shinikizo ilipungua kwa mara 0.31 shinikizo la awali

69. $$\displaystyle γ=0.713$$

71. 84 K

73. Upanuzi wa adiabatic una kazi ndogo iliyofanywa na hakuna mtiririko wa joto, na hivyo nishati ya ndani ya chini ikilinganishwa na upanuzi wa isothermal ambayo ina mtiririko wa joto na kazi iliyofanyika. Joto hupungua wakati wa upanuzi wa adiabatic.

75. Isothermal ina shinikizo kubwa la mwisho na haitegemei aina ya gesi.

77.

79. a.$$\displaystyle W_{AB}=0,W_{BC}=2026J,W_{AD}=810.4J,W_{DC}=0;$$

b$$\displaystyle ΔE_{AB}=3600J,ΔE_{BC}=374J$$;

c$$\displaystyle ΔE_{AC}=3974J$$;

d$$\displaystyle Q_{ADC}=4784J$$;

e Hapana, kwa sababu joto liliongezwa kwa sehemu zote mbili AD na DC. Hakuna habari za kutosha ili kujua ni kiasi gani kutoka kila sehemu ya njia.

81. 300 J

83. a. 59.5 J;

b. 170 N

85. $$\displaystyle 2.4×10^3J$$

87. a. 15,000 J;

b. 10,000 J;

c. 25,000 J

89. 78 J

91. Silinda iliyo na moles tatu ya gesi ya nitrojeni inawaka kwa shinikizo la mara kwa mara la 2 atm. a. -1220 J; b. +1220 J

93. a. 7.6 L, 61.6 K;

b. 81.3 K;

c$$\displaystyle 3.63L⋅atm=367J$$;

d. -367 J

Changamoto Matatizo

95. a. 1700 J; b. 1200 J; c 2400 J

97. a. 2.2 mol;

b$$\displaystyle V_A=6.7×10^{−2}m^3, V_B=3.3×10^{−2}m^3$$;

c.$$\displaystyle T_A=2400K,T_B=397K$$; d. 26,000 J

Wachangiaji na Majina

Template:ContribOpenStaxUni