Skip to main content
Global

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

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    175605

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

    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. \(\displaystyle W=900J\)

    Takwimu ni njama ya shinikizo, p, katika anga kwenye mhimili wima kama kazi ya kiasi, V, katika Lita kwenye mhimili usio na usawa. Kiwango cha usawa cha usawa kinaendesha kutoka Lita 0 hadi 10, na kiwango cha shinikizo cha wima kinaendesha kutoka angalau 0 hadi 2. Makundi manne, A, B, C, na D yanaandikwa. Sehemu ya A ni mstari usio na usawa na mshale wa kulia, unaoenea kutoka 4 L hadi 10 L kwa shinikizo la mara kwa mara la anga 2. Sehemu ya B ni mstari wima na mshale chini, kupanua kutoka anga 2 kwa 0.5 anga katika mara kwa mara 10 L. sehemu C ni mstari usawa na mshale upande wa kushoto, kupanua kutoka 10 L hadi 4 L katika shinikizo mara kwa mara ya anga 0.5. Sehemu ya D ni mstari wa wima na mshale wa juu, unaotokana na anga 0.5 hadi anga 2 kwa mara 4 L.

    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.

    Takwimu ni njama ya shinikizo, p katika Megapascals, kwenye mhimili wima kama kazi ya kiasi, V katika Lita, kwenye mhimili usio na usawa. Kiwango cha usawa cha usawa kinaendesha kutoka 0 hadi 6. Kiwango cha shinikizo la wima kinaendesha kutoka 0 hadi 3. Vipengele viwili, A saa 2 Lita, 3 Megapascals, na B saa 6 Lita, na shinikizo lisiloitwa, huonyeshwa na linaunganishwa na safu. Curve ni monotonically kupungua na concave up.

    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. \(\displaystyle γ=0.713\)

    Takwimu ni njama ya shinikizo, p, katika anga kwenye mhimili wima kama kazi ya kiasi, V, katika lita kwenye mhimili usio na usawa. Kiwango cha usawa cha usawa kinatoka 0 hadi 20, na kiwango cha shinikizo cha wima kinaendesha kutoka 0 hadi 9. Data kutoka meza ya awali imepangwa kama pointi na equation y sawa na 8.4372 x hadi chini ya 0.713 nguvu imepangwa kama curve. pointi zote uongo juu au karibu sana na Curve.

    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.

    Takwimu ni njama ya shinikizo, p, katika anga kwenye mhimili wima kama kazi ya kiasi, V, katika lita kwenye mhimili usio na usawa. Ulalo, V, mhimili huendesha kutoka 1.0 hadi 2.0. Wima, p, mhimili huendesha kutoka 0 hadi karibu 40. Isotherms mbili zinaonyeshwa. Isotherm moja ni kwa T sawa na 500 K, na shinikizo linaanza saa angalau 40 wakati kiasi ni 1.0 Lita na kupungua kwa kiasi cha angalau 25 kwa lita 2.0. Isotherm ya pili ni kwa T sawa na 300 K, na shinikizo linaanza saa angalau 25 wakati kiasi ni 1.0 Lita na kupungua kwa kiasi cha angalau kidogo zaidi ya 10 kwenye lita 2.0. Njama ya tatu, iliyoitwa “Adiabatic” huanza na isotherm 500 K, saa 1.0 L na angalau 40, na kuishia na isotherm 300 K, saa 2.0 L na angalau zaidi ya 10.

    Matatizo ya ziada

    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