נוסחאות תהליך איזוכורי וחשבון, דוגמאות יומיות

א תהליך איזוכורי זה כל תהליך תרמודינמי שבו נפח נשאר קבוע. תהליכים אלה נקראים גם איזומטרי או isovolumic. באופן כללי, תהליך תרמודינמי יכול להתרחש בלחץ קבוע ולאחר מכן נקרא isobaric.

כאשר זה קורה בטמפרטורה קבועה, במקרה זה הוא אמר להיות תהליך איזותרמי. אם אין חילופי חום בין המערכת לבין הסביבה, אז אנחנו מדברים על adiabatics. מצד שני, כאשר יש נפח קבוע, התהליך שנוצר נקרא isochoric.

במקרה של התהליך האיזוכורי, ניתן לאשר כי בתהליכים אלה הלחץ בלחץ העבודה הוא ריק, שכן התוצאה היא הכפלת הלחץ על ידי נפח הגידול.

בנוסף, בתרשים בלחץ תרמודינמי התהליכים האיזוכוריים מיוצגים בצורה של קו ישר אנכי.

אינדקס

• 1 נוסחאות וחישוב
  • 1.1 העיקרון הראשון של התרמודינמיקה
• 2 דוגמאות יומיות
  • 2.1 המחזור האידיאלי של אוטו
• 3 דוגמאות מעשיות
  • 3.1 דוגמה ראשונה
  • 3.2 דוגמה שנייה
• 4 הפניות

נוסחאות וחישוב

העיקרון הראשון של התרמודינמיקה

בתרמודינמיקה מחושבת העבודה החל מהביטוי הבא:

W = P ∙ Δ V

בביטוי זה W היא העבודה הנמדדת ב- Joules, P בלחץ הנמדד בניוטון למ"ר, ו- ΔV הוא וריאציה או עלייה בנפח הנמדד במ"ק.

כמו כן, זה הידוע בשם העיקרון הראשון של התרמודינמיקה קובע כי:

Δ U = Q - W

הנוסחה האמורה W היא העבודה המתבצעת על ידי המערכת או על המערכת, Q הוא החום המתקבל או הנפלט על ידי המערכת Δ U זה וריאציה האנרגיה הפנימית של המערכת. בהזדמנות זו נמדדים שלושת הגודלים בג'ול.

מאחר שבתהליך איזוכרי העבודה היא בטלה, כך:

Δ U = Q_אשר    (מאז, ΔV = 0, ולכן W = 0)

כלומר, וריאציה האנרגיה הפנימית של המערכת היא אך ורק בשל חילופי החום בין המערכת לבין הסביבה. במקרה זה, החום המועבר נקרא חום בנפח קבוע.

יכולת החום של הגוף או המערכת נובעת מחלוקת כמות האנרגיה בצורת חום המועבר לגוף או למערכת בתהליך נתון ושינוי הטמפרטורה שחווה אותו.

כאשר התהליך מתבצע בנפח קבוע, קיבולת החום נמדדת בנפח קבוע ומסומנת על ידי C_v (קיבולת חום טוחנת).

היא תתממש במקרה זה:

ש_v = n ∙ C_v  ∙ ΔT

במצב זה, n הוא מספר השומות, C_v הוא קיבולת החום טוחנת הנ"ל בנפח קבוע ΔT היא עליית הטמפרטורה מנוסים על ידי הגוף או המערכת.

דוגמאות יומיות

קל לדמיין תהליך איזוכורי, יש צורך רק לחשוב על תהליך המתרחש בנפח קבוע; כלומר, שבו מיכל המכיל את החומר או חומר החומר אינו משתנה בנפח.

דוגמא יכולה להיות במקרה של גז (אידיאלי) המוקף בתוך מכולה סגורה שלא ניתן לשנות את עוצמתה בכל אמצעי שאליו סופק החום. נניח את המקרה של גז סגור בבקבוק.

על ידי העברת חום לגז, כפי שכבר הסביר, בסופו של דבר וכתוצאה מכך להגדיל או להגדיל את האנרגיה הפנימית שלה.

התהליך ההפוך יהיה של גז המוקף במיכל שלא ניתן לשנות את עוצמת הקול שלו. אם הגז מתקרר ונותן חום לסביבה, אז לחץ הגז יופחת וערך האנרגיה הפנימית של הגז יקטן..

המחזור האידיאלי של אוטו

מחזור אוטו הוא מקרה אידיאלי של מחזור בשימוש על ידי מנועי בנזין. עם זאת, השימוש הראשוני שלה היה במכונות שהשתמשו בגז טבעי או בדלקים אחרים במצב גזי.

מכל מקום, המחזור האידיאלי של אוטו הוא דוגמה מעניינת לתהליך איזוכורי. זה קורה כאשר הבעירה של תערובת של בנזין ואוויר מתרחש באופן מיידי במנוע בעירה פנימית..

במקרה זה, חלה עלייה בטמפרטורה ולחץ הגז בתוך הצילינדר, נפח נשאר קבוע.

דוגמאות מעשיות

דוגמה ראשונה

בהתחשב בגז (אידיאלי) המוקף בתוך גליל עם בוכנה, לציין אם המקרים הבאים הם דוגמאות של תהליכים איזוכוריים.

- עבודה 500 J נעשה על הגז.

במקרה זה זה לא יהיה תהליך איזוכרי כי כדי לבצע עבודה על הגז יש צורך לדחוס אותו, ולכן, לשנות את עוצמת הקול שלה.

- הגז מתרחב על ידי העתקה אופקית של הבוכנה.

שוב, זה לא יהיה תהליך איזוכרי, בהתחשב בכך הרחבת הגז מרמז על וריאציה של הנפח שלה.

- בוכנה של הצילינדר הוא קבוע, כך שזה לא יכול להיות עקורים ואת הגז מקורר.

בהזדמנות זו, זה יהיה תהליך איזוכורי, שכן לא תהיה וריאציה נפח.

דוגמה שנייה

קביעת וריאציה של אנרגיה פנימית, כי יהיה מנוסה על ידי גז הכלול במיכל עם נפח של 10 L חשוף 1 atm הלחץ, אם הטמפרטורה עולה מ 34 ° C עד 60 ° C בתהליך איזוכורי, ידוע חום ספציפי טוחנת שלה ג_v Receives 2.5R (להיות R = 8.31 J / mol · K).

מכיוון שהוא תהליך נפח קבוע, וריאציה של אנרגיה פנימית תתרחש רק כתוצאה מהחום המסופק לגז. זה נקבע עם הנוסחה הבאה:

ש_v = n ∙ C_v  ∙ ΔT

כדי לחשב את החום שסופק, יש צורך תחילה לחשב את חפרפרות הגז הכלולות במיכל. לשם כך יש צורך במשוואה של גזים אידיאליים:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

במשוואה זו n הוא מספר השומות, R הוא קבוע שערכו הוא 8.31 J / mol · K, T הוא הטמפרטורה, P הוא הלחץ שאליו נמדד הגז הנמדד באטמוספרות ו- T הוא הטמפרטורה נמדד בקלווין.

נקה n ואתה מקבל:

n = R T T / (P ∙ V) = 0, 39 שומות

כך:

Δ U = Q_אשר  = n ∙ C_v  ∙ ΔT = 0.39 ∙ 2.5 ∙ 8.31 ∙ 26 = 210.65 J

הפניות

1. רזניק, האלידיי וקריין (2002). פיזיקה כרך 1. Cecsa.
2. Laider, Keith, J. (1993). הוצאת אוניברסיטת אוקספורד,. עולם הכימיה הפיסיקלית /.
3. קיבולת חום. (n.d). בוויקיפדיה. ב -28 במרץ 2018, מתוך en.wikipedia.org.
4. חום סמוי (n.d). בוויקיפדיה. ב -28 במרץ 2018, מתוך en.wikipedia.org.
5. תהליך איזוכורי. (n.d). בוויקיפדיה. ב -28 במרץ 2018, מתוך en.wikipedia.org.