Formula Proses Isochoric dan Kalkulus, Contoh Harian



A Proses Isochoric ia adalah semua proses termodinamik di mana jumlahnya kekal malar. Proses-proses ini sering juga dipanggil isometrik atau isovolumik. Secara umumnya, proses termodinamik boleh berlaku pada tekanan malar dan kemudian dipanggil isobaric.

Apabila ia berlaku pada suhu malar, dalam hal ini dikatakan sebagai proses isoterma. Sekiranya tidak ada pertukaran haba di antara sistem dan persekitaran, maka kita bercakap tentang adiabatics. Sebaliknya, apabila ada isipadu malar, proses yang dihasilkan dipanggil isochoric.

Dalam kes proses isochoric, dapat diakui bahawa dalam proses-proses ini kerja-kerja tekanan-tekanan adalah batal, kerana hasil ini mengalikan tekanan dengan peningkatan volume.

Di samping itu, dalam rajah jumlah tekanan termodinamik, proses isochoric diwakili dalam bentuk garis lurus menegak.

Indeks

  • 1 Formula dan pengiraan
    • 1.1 Prinsip pertama termodinamik
  • 2 contoh harian
    • 2.1 Kitaran ideal Otto
  • 3 Contoh praktikal
    • 3.1 Contoh pertama
    • 3.2 Contoh kedua
  • 4 Rujukan

Formula dan pengiraan

Prinsip pertama termodinamik

Dalam termodinamik kerja dikira bermula dari ungkapan berikut:

W = P ∙ Δ V

Dalam ungkapan ini W ialah kerja yang diukur dalam Joules, P tekanan yang diukur di Newton setiap meter persegi, dan ΔV ialah variasi atau peningkatan dalam jumlah yang diukur dalam meter padu.

Begitu juga, yang dikenali sebagai prinsip pertama termodinamik menyatakan bahawa:

Δ U = Q - W

Dalam formula W ialah kerja yang dilakukan oleh sistem atau sistem, Q ialah haba yang diterima atau dipancarkan oleh sistem, dan Δ U ia adalah variasi tenaga dalaman sistem. Pada kesempatan ini tiga magnitud diukur dalam Joules.

Oleh kerana dalam proses isochoric kerja adalah batal, ia mengikuti bahawa:

Δ U = QV    (kerana, ΔV = 0, dan oleh itu W = 0)

Iaitu, perubahan tenaga dalaman sistem semata-mata disebabkan oleh pertukaran haba di antara sistem dan alam sekitar. Dalam kes ini, haba dipindahkan dipanggil haba pada isipadu malar.

Kapasiti haba badan atau sistem menghasilkan daripada membahagikan jumlah tenaga dalam bentuk haba yang dipindahkan ke tubuh atau sistem dalam suatu proses tertentu dan perubahan suhu yang dialami olehnya.

Apabila proses dijalankan pada isipadu malar, kapasiti haba diucapkan pada isipadu malar dan dilambangkan oleh Cv (kapasiti haba molar).

Ia akan dipenuhi dalam kes itu:

Qv = n ∙ Cv  ∙ ΔT

Dalam keadaan ini, n adalah bilangan tahi lalat, Cv adalah kapasiti haba molar yang disebutkan pada isipadu malar dan ΔT adalah peningkatan suhu yang dialami oleh badan atau sistem.

Contoh harian

Adalah mudah untuk membayangkan proses isochoric, hanya perlu memikirkan suatu proses yang berlaku pada isipadu malar; iaitu, di mana bekas yang mengandungi bahan atau sistem bahan tidak berubah dalam jumlah.

Satu contoh boleh menjadi kes gas (ideal) yang tertutup dalam wadah tertutup yang jumlahnya tidak boleh diubah dengan cara yang mana haba dibekalkan. Anggapkan kes gas yang tertutup dalam botol.

Dengan memindahkan haba ke gas, seperti yang dijelaskan, akan berakhir dengan peningkatan atau peningkatan dalam tenaga dalamannya.

Proses terbalik ialah gas yang tertutup dalam bekas yang volumnya tidak boleh diubah suai. Sekiranya gas menyejukkan dan mengeluarkan haba kepada alam sekitar, maka tekanan gas akan dikurangkan dan nilai tenaga dalaman gas akan berkurang..

Kitaran ideal Otto

Kitaran Otto adalah kes ideal kitaran yang digunakan oleh enjin petrol. Walau bagaimanapun, penggunaan awalnya adalah dalam mesin yang menggunakan gas asli atau bahan api lain dalam keadaan gas.

Walau bagaimanapun, kitaran ideal Otto adalah contoh proses isochoric yang menarik. Ia berlaku apabila pembakaran campuran petrol dan udara berlaku serta-merta dalam enjin pembakaran dalaman..

Dalam kes ini, peningkatan dalam suhu dan tekanan gas di dalam silinder berlaku, jumlah baki berterusan.

Contoh praktikal

Contoh pertama

Memandangkan gas (ideal) yang tertutup dalam silinder dengan omboh, nyatakan sama ada kes-kes berikut adalah contoh proses isochoric.

- Kerja 500 J dilakukan pada gas.

Dalam kes ini, ia tidak akan menjadi proses isochoric kerana untuk melakukan kerja pada gas, ia perlu untuk memampatkannya, dan oleh itu, mengubah jumlahnya.

- Gas mengembang dengan melepaskan omboh secara mendatar.

Sekali lagi, ia tidak akan menjadi proses isochoric, memandangkan pengembangan gas menyiratkan variasi jumlahnya.

- Omboh silinder itu tetap supaya ia tidak dapat dipindahkan dan gas disejukkan.

Pada kesempatan ini, ia akan menjadi proses isochoric, kerana tidak akan ada perubahan volum.

Contoh kedua

Tentukan variasi tenaga dalaman yang akan dialami oleh gas yang terkandung dalam bekas dengan volum 10 L tertakluk kepada 1 atm tekanan, jika suhunya meningkat dari 34ºC hingga 60ºC dalam proses isochoric, diketahui haba molar tertentu Cv = 2.5 ·R (menjadi R = 8.31 J / mol · K).

Oleh kerana ia adalah proses isipadu malar, perubahan tenaga dalaman hanya akan berlaku akibat daripada haba yang dibekalkan kepada gas. Ini ditentukan dengan formula berikut:

Qv = n ∙ Cv  ∙ ΔT

Untuk mengira haba yang dibekalkan, pertama sekali diperlukan untuk mengira tahi lalat gas yang terkandung di dalam bekas. Untuk ini adalah perlu untuk menggunakan persamaan gas ideal:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Dalam persamaan ini n adalah bilangan tahi lalat, R ialah pemalar yang nilainya adalah 8.31 J / mol · K, T ialah suhu, P ialah tekanan yang gas diukur dalam atmosfera tertakluk dan T ialah suhu diukur dalam Kelvin.

Jelas dan dapatkan:

n = R ∙ T / (P ∙ V) = 0, 39 mol

Jadi:

Δ U = QV  = n ∙ Cv  ∙ ΔT = 0.39 ∙ 2.5 ∙ 8.31 ∙ 26 = 210.65 J

Rujukan

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fizik Jilid 1. Cecsa.
  2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Dunia Kimia Fizikal.
  3. Kapasiti Haba. (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 28 Mac, 2018, dari en.wikipedia.org.
  4. Laten Haba (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 28 Mac, 2018, dari en.wikipedia.org.
  5. Proses Isochoric. (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 28 Mac, 2018, dari en.wikipedia.org.