Question

W układzie p(V) przedstawiono trzy sposoby przejścia gazu doskonałego od stanu A do stanu B (rys.1)
a) W poszczególnych okienkach tabeli wpisz: +, -, 0 w zależności od znaku odpowdniej wielkości fizycznej (rys. 2) w procesach 1, 2, 3 (W jest pracą siły zewnętrznej).
b) Co możesz powiedzieć o wartościach liczbowych zmian energii wewnętrznej w tych procesach? Uzasadnij odpowiedź. Czy w którymś z procesów zdarzyło się, że energia wewnętrzna gazu przez pewien czas wzrastała?
c) W którym procesie siła zewnętrzna wykonała największą pracę, a w którym najmniejszą?
d) Jaka jest relacja między W i |Q| w każdym procesie? W którym procesie ciepło wymienione z otoczeniem miało największą wartość bezwzględną, w a którym najmniejszą?

Proszę o objaśnienia ;)

Answer 1

a)

         ΔU        W          Q

1.       -           +           -

2.       -           +           -

3.       -           +           -

 

b)     Zmiana energii wewnętrznej ΔU (ścislej, jej spadek) jest we wszystkich trzech przemianach z A do B taka sama.

Dla stałej ilości gazu zmiana energii wewnętrznej ΔU zależy tylko od zmiany temperatury ΔT, a ta jest wszędzie jednakowa: punkt B leży na izotermie o temperaturze TB, a punkt A na izotermie o temperaturze TA,    TB < TA

 

W procesie 3 energia wewnętrzna początkowo rosła, bo wzrastała temperatura. Potem jednak malała do wartosci niższej niż początkowa.

 

Podobnie w procesie 1, energia wewnętrzna rosła w drugiej jego części.

 

c)  W3 > W2 > W1  ,  wystarczy porównać wielkokości pół pod wykresami trzech przemian P3 > P2 > P1

 

d) We wszystkich trzech prosesach wartość oddanego ciepła |Q| jest większa od pracy siły zewnętrznej wykonanej nad gazem: |Q| > W

Jest tak dlatego, że po każdym procesie energia wewnętrzna maleje, a na jej zmianę składa się oddane ciepło i wykonana nad gazem praca:    ΔU = -|Q| + W

 

Z tego, że ΔU1 = ΔU2 = ΔU3     i    W3 > W2 > W1  wynika, że   |Q3| > |Q2| > |Q1|