Under den isotermiske udvidelse af en diatomisk gas ændredes dens volumen fra V1 = 2 m^3 ved et tryk P1 = 0,5 MPa til p2 = 0,4 MPa, hvorefter gassen blev komprimeret isobarisk til sit oprindelige volumen. Det er nødvendigt at tegne en graf over processen i P–V-koordinater og vise gassens arbejde på den. Det er også nødvendigt at bestemme arbejdet udført af gassen og ændringen i dens indre energi.
For at løse problemet bruger vi Boyle-Mariotte-loven til en isoterm proces:
P1V1 = P2V2
hvor P1 og V1 er det indledende tryk og volumen af gas, P2 og V2 er det endelige tryk og volumen af gas.
Lad os først finde det endelige bind V2:
V2 = (P1 * V1) / P2 = (0,5 MPa * 2 m^3) / 0,4 MPa = 2,5 m^3
Dernæst, ved hjælp af Gay-Lussac-loven, finder vi arbejdet med en gas under isobarisk kompression:
A = n * R * AT
hvor n er mængden af gasstof, R er den universelle gaskonstant, ΔT er ændringen i gastemperaturen.
Da processen er isobar, ændres gastrykket ikke, men volumenet falder. Derfor er ΔT = 0, og arbejdet udført af gassen er nul.
For at finde ændringen i en gass indre energi bruger vi termodynamikkens første lov:
ΔU = Q - A
hvor Q er mængden af varme modtaget eller afgivet af gassen, A er arbejdet udført af gassen.
Da processen er isoterm, så er ΔT = 0, og derfor ΔU = 0, da ændringen i gassens indre energi under en isoterm proces kun afhænger af mængden af varme modtaget eller afgivet af gassen.
Således vil procesgrafen i P–V-koordinater vise en isotermisk ekspansionsproces fra punkt (P1, V1) til punkt (P2, V2), og gassens arbejde under denne proces er nul, og ændringen i dens indre energi er også nul.
Titel: "Isotermisk udvidelse af diatomisk gas"
Kategori: Uddannelse, videnskab
Pris: 50 rubler
Dette digitale produkt præsenterer et detaljeret fysikproblem, der involverer den isotermiske udvidelse af en diatomisk gas. I dette problem er det nødvendigt at beregne arbejdet udført af gassen og ændringen i dens indre energi under processen med isotermisk ekspansion og efterfølgende isobarisk kompression til dets oprindelige volumen. Dette problem er beregnet til studerende og lærere, der studerer fysik og termodynamik.
Efter købet får du adgang til en detaljeret løsning på problemet med en kort opgørelse over de forhold, formler og love, der er brugt i løsningen, udledningen af beregningsformlen og svaret. Hvis du har spørgsmål til løsningen, kan du altid kontakte forfatteren af produktet for at få hjælp.
Køb dette digitale produkt og uddyb din viden om fysik og termodynamik!
Dette produkt præsenterer et detaljeret fysikproblem, der involverer den isotermiske udvidelse af en diatomisk gas. Efter købet vil du have adgang til en detaljeret løsning på problemet, som omfatter:
Dette produkt er beregnet til studerende og undervisere i fysik og termodynamik, som ønsker at uddybe deres viden og forståelse på dette område. Hvis du har spørgsmål om løsning af et problem, kan du altid kontakte forfatteren af produktet for at få hjælp.
***
Dette produkt er ikke en fysisk genstand og kan ikke beskrives i traditionel forstand. Jeg kan dog hjælpe med et problem, der involverer isotermisk udvidelse af en diatomisk gas.
Fra problemforholdene er det kendt, at startvolumenet af gas V1 er lig med 2 m^3, og starttrykket P1 er lig med 0,5 MPa. Med isotermisk udvidelse af gassen faldt trykket til p2 = 0,4 MPa. Gassen blev derefter komprimeret isobarisk til dens oprindelige volumen.
For at løse problemet kan du bruge den ideelle gasligning for tilstand:
pV = nRT,
hvor p er gastrykket, V er dets volumen, n er mængden af gasstof, R er den universelle gaskonstant, T er gassens absolutte temperatur.
Du kan også bruge Boyle-Mariotte-loven til en isoterm proces:
p1V1 = p2V2,
hvor p1 og V1 er det indledende tryk og volumen af gassen, p2 og V2 er det endelige tryk og volumen af gassen.
Fra Boyle-Marriott-loven kan vi udtrykke det endelige volumen af gas:
V2 = (p1V1)/p2.
Da processen er isotermisk, ændres gassens temperatur ikke, og ligningen for gassens arbejde kan bruges:
A = nRT ln(V2/V1),
hvor ln er den naturlige logaritme.
Ændringen i intern gasenergi for en isoterm proces kan udtrykkes med formlen:
ΔU = 0,
da gastemperaturen forbliver konstant.
For at løse problemet skal du således beregne det endelige volumen af gas V2 ved hjælp af Boyle-Mariotte-formlen, og derefter beregne arbejdet for gas A ved hjælp af formlen for en isoterm proces.
***