34. Un gaz ideal biatomic trece din starea iniţială caracterizată de
parametrii p₁=105 Pa şi V₁=5 L în starea finală caracterizată de parametrii
P3 3.105 Pa și V³-2 L printr-o transformare adiabatică urmată de o
transformare izocoră. Să se afle, dacă 2,5¹,4=3,6:
a. variația energiei interne între stările 1 şi 3
b. căldura totală schimbată de gaz
c. lucrul mecanic total efectuat de gaz
35. O cantitate de gaz ideal monoatomic trece din
starea 1 în starea 3 în două moduri conform figurii
1.3.14. Se cunosc parametrii stării 1 presiunea
P₁-2.105 Pa şi volumul V₁=2 L. Să se afle:
a. lucrul mecanic efectuat în fiecare situaţie
b. variația energiei interne AU1-3
c. căldura furnizată gazului în fiecare situaţie
36. Un gaz biatomic funcţionează după un ciclu ABC
reprezentat in figura 1.3.15. În starea inițială gazul
ocupă volumul Y=4 L, la presiunea PA-2.105 Pa, în
Fig. 1.3.14
Răspunsuri la întrebare
Răspuns:
Pentru a răspunde la aceste întrebări, este necesar să cunoaştem legea gazelor ideale şi principiile termodinamicii.
Legea gazelor ideale spune că într-un gaz ideal, presiunea, volumul şi temperatura sunt legate între ele printr-o relaţie de forma:
PV = nRT
unde P este presiunea, V este volumul, n este numărul de moli de gaz, R este constantă gazelor ideale şi T este temperatura.
Principiile termodinamicii ne spun că în orice sistem termodinamic, energia este conservată, căldura este forma de energie care se transferă de la un sistem la altul prin intermediul unei diferenţe de temperatură, iar lucrul mecanic este forma de energie care se transferă între un sistem şi mediul înconjurător prin intermediul unei forţe exterioare.
Cu aceste informaţii în minte, putem începe să răspundem la întrebări.
a. Pentru a determina variaţia energiei interne între stările 1 şi 3, trebuie să aflăm mai întâi temperatura gazului în starea 1 şi 3. Pentru asta, putem utiliza legea gazelor ideale, aplicată în ambele stări:
P1V1 = nR1T1
P3V3 = nR3T3
Din prima ecuaţie, putem determina temperatura gazului în starea 1:
T1 = (P1V1) / (nR)
T1 = (105 Pa * 5 L) / (n * 8.314 J/mol K)
T1 = 1.55 * 10^3 K
Din a doua ecuaţie, putem determina temperatura gazului în starea 3:
T3 = (P3V3) / (nR)
T3 = (3.105 Pa * 2 L) / (n * 8.314 J/mol K)
T3 = 1.92 * 10^3 K
Acum că avem temperatura gazului în ambele stări, putem determina variaţia energiei interne utilizând principiul termodinamicii al doi-lea:
ΔU = Q - W
unde ΔU este variaţia energiei interne, Q este căldura furnizată gazului şi W este lucrul mecanic efectuat de gaz.
Pent