Izobaryczne ochładzanie: Analiza przemiany termodynamicznej zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki

Dodano: 06.12.2023 17:43:23

Rozwiązanie

Zadanie to dotyczy rozpoznawania różnych rodzajów przemian termodynamicznych. Mamy tutaj podane, że przemiana jest taka, gdzie Q<0Q < 0, δW<0\delta W < 0 oraz W>0W > 0, i mamy określić, jaka to przemiana zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki.

Pierwsza zasada termodynamiki mówi, że zmiana energii wewnętrznej ΔU\Delta U układu jest równa sumie ciepła QQ dostarczonego do układu i pracy WW wykonanej nad układem: ΔU=Q+W.\Delta U = Q + W.

Jeżeli Q<0Q < 0, to oznacza, że ciepło jest oddawane przez układ do otoczenia (układ się ochładza). Jeśli δW<0\delta W < 0 i W>0W > 0, to oznacza, że praca jest wykonana przez układ (a nie nad układem), co również prowadzi do obniżenia energii wewnętrznej układu.

Teraz musimy dopasować te informacje do jednego z czterech typów przemian termodynamicznych:

  1. Izochoryczne ochładzanie - przemiana izochoryczna odbywa się przy stałej objętości. W takim przypadku praca WW wynosi zero, ponieważ nie ma zmiany objętości (δV=0\delta V = 0), więc nie pasuje to do podanych warunków (W>0W > 0).

  2. Izobaryczne ochładzanie - przemiana izobaryczna odbywa się przy stałym ciśnieniu. Praca może być różna od zera, ale tu szczególnie interesuje nas, że ciepło jest oddawane (Q<0Q < 0), co jest zgodne z “ochładzaniem”.

  3. Izotermiczne sprężanie - przemiana izotermiczna odbywa się przy stałej temperaturze. W takim przypadku ΔU=0\Delta U = 0, a zatem cała praca wykonana nad układem musi zostać oddana w formie ciepła, co nie zgadza się z tym, że Q<0Q < 0.

  4. Adiabatyczne sprężanie - przemiana adiabatyczna odbywa się bez wymiany ciepła z otoczeniem, czyli Q=0Q = 0. Tutaj jednak mamy Q<0Q < 0, więc to również nie jest poprawna odpowiedź.

Zgodnie z tymi rozważaniami, jedyną pasującą odpowiedzią jest izobaryczne ochładzanie, ponieważ jest to jedyna sytuacja, w której ciepło jest oddawane (Q<0Q < 0), a praca jest wykonana przez układ (W>0W > 0), co prowadzi do obniżenia energii wewnętrznej.

Pomagamy rozwiązywać zadania w 30 sekund

Zarejestruj się i zobacz jak to działa.

Zarejestruj się