Test maturalny:  Termodynamika

Równanie stanu gazu doskonałego (Clapeyrona)

$pV=nRT$

$R=8,3144626182$ J/(K·mol) (karta wzorów, s. 20)

Średnia energia ruchu cząsteczki gazu doskonałego

$E_{\text{sˊr}}=\frac{s}{2}{k}_{B}T$

s — liczba współrzędnych opisujących położenie cząsteczki w przestrzeni; stąd $U=\frac{s}{2}nRT$

I zasada termodynamiki

$\Delta U=Q+W$

Q — ciepło pobrane, W — praca wykonana nad gazem

Ciepło właściwe

$c_w=\frac{Q}{m\Delta T}$

Stąd $Q=m{c}_w\Delta T$

Ciepło molowe

$C=\frac{Q}{n\Delta T};C_p=C_V+R$

Związek między ciepłami molowymi dotyczy gazu doskonałego

Ciepło przemiany fazowej

$L=\frac{Q}{m}$

Stąd $Q=mL$

Praca siły parcia przy stałym ciśnieniu

$|W|=p|\Delta V|$

Ogólnie: pole pod wykresem p(V)

Praca i ciepło w cyklu

$0=Q_{calk}+W_{calk}$

W cyklu zmiana energii wewnętrznej jest równa zeru

Sprawność silnika cieplnego

$\eta =\frac{|W_{calk}|}{|Q_{pob}|}=\frac{|Q_{pob}|-|Q_{odd}|}{|Q_{pob}|}$

Karta wzorów, s. 17

Zmiana ciśnienia hydrostatycznego

$\Delta p=\rho g\Delta h$

Δh — różnica głębokości

Siła parcia i ciśnienie

$F=p\Delta S$

Siła parcia jest prostopadła do powierzchni

Siła wyporu

$F_{wyp}=\rho V_{zan}g$

ρ — gęstość cieczy lub gazu, $V_{zan}$ — objętość zanurzonej części ciała

1. 1 1) Rozpoznaj przemianę: stała temperatura — izotermiczna; stała objętość (sztywne naczynie) — izochoryczna; stałe ciśnienie — izobaryczna; brak wymiany ciepła — adiabatyczna.
2. 2 2) Wykres p(V): pole pod krzywą to wartość pracy. Przy rozprężaniu pracę wykonuje gaz, przy sprężaniu — siły zewnętrzne.
3. 3 3) W bilansie cieplnym wypisz kolejne etapy: ogrzewanie, przemianę fazową ($Q=mL$), dalsze ogrzewanie. Każdy etap ma własne ciepło właściwe lub ciepło przemiany.
4. 4 4) Temperaturę do równania Clapeyrona przeliczaj na kelwiny: 0 °C odpowiada 273,15 K.
5. 5 5) Zapisz I zasadę jako $\Delta U=Q+W$ i przy każdej wielkości ustal znak: plus, gdy energia trafia do gazu.
6. 6 6) Siła wyporu: gęstość cieczy razy objętość zanurzonej części ciała razy g — nie masa ciała i nie zawsze cała jego objętość.
7. 7 7) Sprawność silnika licz z ciepła pobranego i oddanego w cyklu albo z pracy całkowitej i ciepła pobranego.

Powiązane tematy

Te działy łączą się z tematem „Termodynamika” – przećwicz je w Quizie.