1. Izotermikus állapotváltozás:
T = állandó → ΔEb = 0
Tágulás:
a felvett hő teljes egészében munkavégzésre fordítódik
Qfel = - W
Összenyomás:
a gázon végzett munka hőleadásra fordítódik
W = -Qle
2. Izochor állapotváltozás:
V = állandó → W = 0
ΔEb = Q
ΔEb = cV*m*Δt
A belső energia csökkenése hőleadással jár.
A hőfelvétel belső energia növekedéssel jár.
3. Izobár állapotváltozás:
p = állandó → W = -p*ΔV
ΔEb = cV*m*Δt
Q = cp*m*Δt
A felvett hő belső energia növelésére és munkavégzésre fordítódik.
A gázon végzett munka hőleadásra és a belső energia csökkentésére fordítódik.
p*ΔV = (cp-cV)*m*Δt
p*ΔV = m/M*R*Δt
cp - cV = R/M (Robert Mayer egyenlet)
Mólhő:
C = c*M
Hőkapacitás:
K = c*m
4. Adiabatikus állapotváltozás:
Q = 0
ΔEb = W
A gáz belső energiájának csökkenése teljes egészében munkavégzésre fordítódik.
(A gázon végzett munka teljes egészében a belső energia növelésére fordítódik.)
első főtétel:
Feladatok:
(OFI TK10 162.)
1. Hogyan működnek a képeken látható „örökmozgók”?
Milyen fizikai jelenségekkel lehet indokolni, hogy csak „látszólag” örökmozgók?
2. Mekkora a hőmérséklete 60 g héliumnak, ha belső energiája 45 kJ?
3. A búvárok oxigénpalackjában 4 kg 17 0C-os gáz van.
Mekkora a belső energiája?
4. A tanulók - a fizikaszakkörön - kísérletezéskor azt tapasztalták,
hogy a 2 kg nitrogént tartalmazó palack belső energiája hűtés közben 5%-kal csökkent.
Mekkora a gáz belső energiája a hűtés megkezdésekor?
Mekkora lett a nitrogén hőmérséklete a hűtés után, ha előtte 22 °C-volt?
5. Egy súrlódásmentes dugattyúval elzárt hengerben ideális gáz van, nyomása 120 kPa.
Állandó nyomáson 800 cm3 térfogatról 200 cm3-re összenyomjuk.
A folyamat közben a gáz 1400 J hőt ad át a környezetének.
a) Mennyi a térfogati munka értéke?
b) Mennyivel változott meg a gáz belső energiája?
6. Az ábrán kétatomos molekulákból álló gáz állapotváltozása látható.
A gáz hőmérséklete az (1) állapotban 300 K.
Számítsuk ki, hogy
a) mennyivel változik a belső energiája?
b) mennyi hőt vett fel a környezetéből?
7. A grafikonon a nitrogén állapotváltozása látható.
a) Milyen állapotváltozás figyelhető meg a grafikonon?
b) Mennyi hőt vett fel a környezetéből, ha az A állapotban a nyomás 140 kPa ?
8. Súrlódásmentes dugattyúval lezárt hengerben 120 g, 20 0C hőmérsékletű hélium van.
A hőmérsékletet 140 kPa állandó nyomáson 60 0C-ra növeljük. A térfogata 3 dm3-ről 6 dm3-re nő.
a) Mennyivel változott meg a belső energiája? b) Mekkora a térfogati munka?
c) Mennyi hőt vett fel a környezetéből?
A termodinamikai folyamatok energetikai vizsgálata
Feladatok:
(OFI TK10 162.)
1. Súrlódásmentesen mozgó dugattyúval hengerbe zárt oxigén tömege 80 g.
Melegítés hatására hőmérséklete 20 0C-ról 80 0C-ra nő. Az oxigén fajhője állandó nyomáson 920 J / kg 0 C
a) Mekkora hőmennyiséget vett fel az oxigén a környezetétől?
b) Mennyi a belső energia megváltozása?
c) Mekkora a térfogati munka?
2. A 100 g tömegű 17 0C-os hidrogéngáz adiabatikus összenyomásakor 40 kJ munkát végeztünk.
a) Mekkora a belső energia megváltozása?
b) Mekkora a hőmérséklet az új állapotban?
3. Zárt tartályban 15 kg neongáz van. Szállítás közben a hőmérséklete megemelkedett.
A neon állandó térfogaton mért fajhője 620 J/kg 0 C .
A hiányzó adatokat olvassuk le a grafikonról!
a) Mennyi hőt közöltünk a gázzal melegítés közben?
b) Mennyivel nőtt a neon belső energiája?
4. Jól hőszigetelt falú hengerben 2 kg 17 0C-os levegő van.
Adiabatikus folyamatban a hőmérséklete 17 0C-ra csökken.
A levegő fajhője állandó térfogaton 710 J/kg 0 C
a) Mekkora a belső energia megváltozása?
b) Mekkora a munkavégzés?
5. Ideális gáz izoterm folyamat közben 12 kJ hőmennyiséget adott át környezetének.
a) Mekkora a gáz belső energiájának megváltozása?
b) Hogyan változott a térfogata?
c) Hogyan változott a nyomása?
6. Az ábrán kétatomos molekulákból álló gáz állapotváltozása figyelhető meg.
a) Milyen típusú az állapotváltozás?
b) Mekkora a gáz által végzett munka?
c) Hogyan változott a gáz belső energiája, ha az A állapotban a hőmérséklete 7 0C volt?
d) Mennyi hőt vett fel a gáz a környezetétől?
2. főtétel
Feladatok:
(OFI TK10 172.)
1. Mondjunk példákat reverzibilis folyamatokra. Indokoljuk választásunkat!
2. Mondjunk példákat irreverzibilis folyamatokra. Indokoljuk választásunkat!
3. A meleg tenger vizének hőmérséklete a felszín közelében 27 0C, a mélyebb részen 7 0C.
Számítsuk ki, mekkora lenne a tengervíz hőjét hasznosító hőerőgép hatásfoka!
4. Egy hőerőgép hidegebb tartályának hőmérséklete 300 K.
A magasabb hőmérsékletű tartály hőmérsékletének 25%-os növelésekor a hatásfok 15%-kal nő.
Mekkora a nagyobb hőmérsékletű tartály hőmérséklete.
Mennyi volt a gép eredeti hatásfoka?
5. A 20 0C hőmérsékletű tantermet a 0 0C-os külső levegővel szeretnénk fűteni.
Elektromotorral működtetett hűtőgépet használunk.
Mekkora a hűtőgép jósági tényezője?
Miért nem terjedt el a mindennapi életben ez az elméletileg nagyon gazdaságos fűtés?
