Janek musiał napompować koło roweru. Użył pompki o długości 60 cm. Szybkimi ruchami tłoka w bardzo krótkim czasie udało mu się napompować koło. W każdym cyklu pompowania wentyl w dętce otwierał się, gdy tłok znajdował się w odległości 10 cm od podstawy pompki.
1.Opisz, jak zmienia się energia wewnętrzna powietrza zawartego w pompce podczas pompowania koła.
2.Wyjaśnij I zasadę termodynamiki na przykładzie pompowania koła.
3.Oblicz przyrost energii wewnętrznej powietrza zawartego w pompce, zakładając, że siła potrzebna do przesunięcia tłoka jest stała i wynosi 200 N, oraz że pompowania jest tak szybkie, iż nie zachodzi wymiana ciepła z otoczeniem.
4.Oblicz przyrost energii wewnętrznej powietrza zawartego w pompce, zakładając, że siła potrzebna do przesunięcia tłoka jest stała i wynosi 200 N, oraz że 30 J energii zostało oddane do otoczenia w formie ciepła.
5.Wyjaśnij, czy siła potrzebna do przesunięcia tłoka na początku każdego cyklu pompowania i pod jego koniec ma jednakową wartość.
1. Energia wewnętrzna powietrza wzrasta na skutek wykonanej nad nim pracy przy sprężaniu.
2. Energia dostaczana jest do powietrza poprzez wykonywaną pracę i zamieniana jest w przyrost energii wewnętrznej. Natomiast wymieniane z otoczeniem ciepło jest zerowe jeśli tylko pompowanie jest dość szybkie.
ΔU = Q +W = 0 + W = W
3. ΔU = W = F·s = F·(x₁ - x₂) = 200·(0.6 - 0.1) = 100 J
4. ΔU = -Q + W = -30 + 100 = 70 J (w tym przypadku dodatkowo jest odprowadzane ciepło)
5. Nie, siła wzrasta bo wraz z ruchem tłoka wzrasta ciśnienie w pompce.