Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Reprezentare grafica transformare. Problema 1.16, manual fizica, clasa a zecea

Tematica: Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Reprezentare grafica transformare.

Nivel: intermediar

 

Enunt problema:

Pentru o masa constanta de gaz care sufera procesul 1-> 2 din figura P.1.16, raportul presiunilor este p₂/p₁=n. Raportul temperaturilor T₂/T₁ este dat de:

• a.       n+1
• b.      n
• c.       n²
• d.      (n+1)/n
• e.      (n+1)/n²

Rezolvare:

Graficul este in coordonate (p,V), iar graficul indica directa proportionalitate intre p si V.

Graficul indica faptul ca

p/V = constant

Pentru cele doua momente, 

Termodinamica. Reprezentare grafica transformare. Problema 1.24, manual fizica, clasa a zecea

Tematica: Termodinamica. Reprezentare grafica transformare.

Nivel: avansat

 

Enunt problema:

In figura P 1.24 sunt reprezentate, in coordonate (V,T), procesele ciclice ale unui gaz ideal. Sa se reprezinte aceste procese ciclice in coordonatele (p,T) si (p,V).

Rezolvare:

Citim figura P 1.24a, trasata in coordonate (V,T).

Conform grafic, transformarea 1->2 este o transformare izobara. Se poate vedea pe grafic ca

Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Problema 1.28, manual fizica, clasa a zecea

Tematica: Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Piston.

Nivel: intermediar

 

Enunt problema:

Un piston termoconductor, mobil fara frecari, imparte un vas cilindric inchis, orizontal, in doua compartimente cu raportul volumelor k = V₁/V₂. Temperaturile initiale ale gazelor din compartimente sunt t₁ si t₂, pistonul fiind in echilibru mecanic. Aflati raportul volumelor k’ = V₁’/V₂’ dupa stabilirea echilibrului termodinamic.

Aplicatie: k = 1,5; t₁ = 27°C; t₂ = 127°C.

 

Rezolvare:

Relatia de trecere a temperaturii in Kelvin:

                T (K) = t (°C)+ 273

Deci       T₁ = 300K,            T₂ = 400K

Ecuatia termica de stare (ecuatia Clapeyron-Mendeleev) este:

pV = νRT

In situatia initiala, pistonul este in echilibru, deci presiunile din cele doua compartimente

Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Problema 1.8, manual fizica, clasa a zecea

Tematica: Termodinamica. Ecuatia termica de stare.

Nivel: incepator

 

Enunt problema:

In doua vase identice se gasesc mase egale de heliu, respectiv argon, la aceeasi temperatura. Raportul presiunilor celor doua gaze (μ_He = 4 kg/kmol, μ_Ar = 40 kg/kmol) este:

• a.       0,1
• b.      10
• c.       5
• d.      40
• e.      1/5

 

Rezolvare:

Ecuatia termica de stare (ecuatia Clapeyron-Mendeleev) este:

pV = νRT

Pentru cele doua gaze, avem aceeasi temperatura si acelasi volum (vasele sunt identice). Pentru cele doua gazi, vor diferi numarul de moli si presiunea. Eliminand constantele, ecuatia termica de stare se transforma in:

Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Problema 1.19, manual fizica, clasa a zecea

Tematica: Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Piston.

Nivel: avansat

 

Enunt problema:

Un piston subtire care se poate misca fara frecari, initial blocat, imparte un cilindru orizontal de lungime L in doua compartimente egale in care se afla gaz astfel incat presiunea dintr-un compartiment este de k ori mai mare decat in celalalt. Aflati deplasarea x a pistonului dupa ce este lasat liber.

Aplicatie: L = 40cm, k=3.

 

Rezolvare:

Ecuatia termica de stare (ecuatia Clapeyron-Mendeleev) este:

pV = νRT

In prima situatie, avem un cilindru impartit in doua compartimente egale. Despre temperaturi nu se spune nimic, deci putem presupune ca temperaturile gazului din cele doua compartimente sunt aceleasi.

Scriem ecuatia termica de stare pentru cele doua compartimente, in prima situatie

Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Problema 1.15, manual fizica, clasa a zecea

Tematica: Termodinamica. Ecuatia termica de stare.

Nivel: incepator

 

Enunt problema:

O camera este incalzita de la 15°C la 27°C. Numarul de molecule de aer din aceasta camera se modifica cu:

a.                          a. 12%
            b.  50%
            c.   -4%
            d.   4%
            e.  -12%

 

Rezolvare:

Ecuatia termica de stare (ecuatia Clapeyron-Mendeleev) este:

pV = νRT

Camera nu este inchisa, cantitatea de gaz modificandu-se pe masura ce se modifica temperatura.

Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Problema 1.31, manual fizica, clasa a zecea

Tematica: Termodinamica. Ecuatia termica de stare.

Nivel: intermediar

 

Enunt problema:

Doua vase identice contin gaze diferite la temperatura t₁ si presiunea p₁ si, respectiv, t₂ si p₂. Vasele sunt puse in legatura si incalzite pana la temperatura t. Aflati presiunea finala p.

Aplicatie: t1 = 27°C; p1 = 1,5 atm; t2 = 17°C; p2 = 2,9 atm; t = 127°C.

 

Rezolvare:

Relatia de trecere a temperaturii in Kelvin:

                T (K) = t (°C)+ 273

Deci       T₁ = 300K,            T₂ = 290K,            T = 400K

Ecuatia termica de stare (ecuatia Clapeyron-Mendeleev) este:

pV = νRT

Cele doua vase sunt identice, deci V₁=V₂=V.

Termodinamica. Ecuatia Clapeyron Mendeleev. Problema 1.26, pagina 57, manual fizica, clasa a zecea

Tematica: Termodinamica. Ecuatia termica de stare.

Nivel: intermediar

 

Enunt problema:

Cand volumul unui gaz este micsorat cu f_v% si gazul este incalzit cu ΔTK, presiunea sa creste cu f_p%. Aflati temperatura initiala, T_i.

Aplicatie: f_v% = 20%, ΔT = 12K, f_p% = 30%

 

Rezolvare:

Ecuatia termica de stare (ecuatia Clapeyron-Mendeleev) este:

pV = νRT

Scriem ecuatia de stare pentru cele doua momente:

p₁V₁ = νRT₁

p₂V₂ = νRT₂

Presiunea creste cu f_p%, deci      p₂ = p₁(1+ f_p%)