Обобщаваща таблица на термодинамичните трансформации

Уравнение на състоянието на идеален газ pV = nRT
Уравнение на адиабатна трансформация p V γ = cte
Връзка между конкретни топлини cp-cV = R
Адиабатен индекс на идеален газ γ = c p c V
Първи закон на термодинамиката ΔU = Q-W

Трансформация Горещо Работа Var. Вътрешна енергия
Isócora (v = cte) Q = ncV(TB-TA) 0 ΔU = ncV(TB-TA)
Исобара (p = cte) Q = ncp(TB-TA) W = p(VB-VA) ΔU = ncV (TB-TA)
Изотерма (T = cte) Q = W W = n R T ln ⁡ V B V A ΔU = 0
Адибатичен (Q = 0) 0 W = -ΔИЛИ ΔU = ncV(TB-TA)

Изчисляване на работата, топлината и варирането на вътрешната енергия на трансформацията

В първия аплет можете да разгледате различните термодинамични трансформации с данни, въведени от потребителя. Познавайки началното и крайното състояние, програмата изчислява работата, топлината и варирането на вътрешната енергия.

Началното състояние се въвежда в контролите за редактиране със заглавие Налягане, сила на звука Y. температура от първата колона.

Ако трансформация на изобара Чрез щракване върху съответния радио бутон, разположен в левия панел на аплета, крайното налягане е същото като това на началното състояние, необходимо е само да се въведе обемната или температурната стойност на крайното състояние. Програмата изчислява променливата, която остава да бъде уточнена, използвайки уравнението на състоянието на идеалния газ.

Ако изохорна трансформация, обемът на началното състояние е същият като крайния обем, необходимо е само да се въведе стойността на налягането или температурата. Програмата изчислява променливата, която остава да бъде уточнена, използвайки уравнението на състоянието на идеалния газ.

Ако изотермична трансформация, началната температура на състоянието е същата като крайната температура, трябва само да въведете стойността на налягането или обема. Програмата изчислява променливата, която остава да бъде уточнена, използвайки уравнението на състоянието на идеалния газ.

Ако адиабатна трансформация, Необходимо е само да се въведе стойността на налягането, или на обема или на температурата, двете останали променливи се изчисляват от програмата, като се използва уравнението на адиабатно преобразуване между началното и крайното състояние и уравнението на състоянието на идеален газ в крайно състояние.

Аплетът показва данните, от които се нуждае програмата, и предупреждава, ако в контролите за редактиране са въведени повече данни, отколкото е необходимо.

Натискане на бутона със заглавие Изчисли, крайното състояние е завършено и се изчисляват промени в работата, топлината и вътрешната енергия. Освен това започва анимация, при която в долната част наблюдаваме цилиндър, който съдържа газ с подвижно бутало и който е в контакт с източник на топлина. Движението на буталото показва дали газът се разширява или компресира, а жълта стрелка показва дали системата получава топлина от крушката или предава топлина към крушката.

В горната част графичното представяне на термодинамичната трансформация се появява в pV диаграма.

В дясната част има диаграма, в която сравнително са представени работата (в син цвят), варирането на вътрешната енергия (в тъмносив цвят) и топлината (в червен цвят). От тази диаграма можем визуално да проверим първия принцип. Докато преминаваме през последователността на равновесните състояния, между началното и крайното състояние, виждаме как системата произвежда работа, променя вътрешната енергия, получава или отдава топлина и т.н.

Термични цикли

Програмата също така позволява да се изследват различните етапи на термичния цикъл. В един цикъл крайното състояние на един етап е началното състояние на следващия. Бутонът е озаглавен η = W t o t a l Q a b s

трансформации

Пример

Топлинна машина работи с едноатомен газ, описвайки обратимия цикъл ABCD на фигурата. Знаейки, че VC = 2 VB:

Изчислете стойността на неизвестните термодинамични променливи във всеки връх.

Изчислете във всеки етап от цикъла работата, топлината и варирането на вътрешната енергия.

Радио бутонът е озаглавен Еднодомна

Процес A → B

В първоначалното състояние въвеждаме

стр= 1,5 атм
V= 48 литра
т= 293 К.

Процесът е посочен, активирайки радио бутона със заглавие Адиабатен

Крайно състояние, въвеждаме

Получаваме стойността на неизвестните променливи V Y. т на крайното състояние

V= 7,95 литра
т= 791,13 К

Работата W= -249,96 атм л
Жегата Въпрос:= 0
Изменението на вътрешната енергия ΔИЛИ= 249,96 атм л

Бутонът е озаглавен η = W Q a b s = 515,43 1122,93 = 0,46

  • Посочва се началното състояние, като се въвежда налягането, обемът и температурата в първата колона на десния панел.
  • Типът на трансформацията се избира, като щракнете върху съответния радио бутон, разположен в левия панел.
  • Въведете данните, необходими за крайния статус, както е посочено в реда за състояние, разположен вдясно от бутоните.
  • Бутонът е озаглавен Изчисли.

Линията на състоянието информира за възникналите грешки, т.е. ако липсват данни или са въведени повече от необходимото.

Недостатъците са коригирани и бутонът е озаглавен Изчисли.

Преобразуване на мерни единици

Този аплет ни позволява да преобразуваме количество, изразено в единици от Международната система от единици, в друго количество, съответстващо на единици, които обикновено се използват в термодинамиката, при което налягането се измерва в атмосфери, обем в литри и температура в градуси по Целзий.

За да преминете от Международната система от единици към обикновената система от единици, използвана в термодинамиката:

  1. Сумата, която трябва да се преобразува, се въвежда в контролата за редактиране, разположена в горната лява част на аплета.
  2. Единицата източник се избира чрез натискане на бутона за избор, разположен в левия панел, единицата дестинация се избира автоматично, освен в случая на енергия, при която има двойна опция, атмосфери на литър (по подразбиране) или калории.
  3. Бутонът е озаглавен >>>.

Конвертираната сума се появява в контролата за редактиране в горния десен ъгъл на аплета.

За да преобразувате от обикновената система от единици, използвани в термодинамиката, в международната система, продължете обратно:

За да конвертирате количество, изразено в атмосфера на литър, в калории или обратно, може да се направи косвено, както следва:

  1. Въведете сумата за преобразуване в контролата за редактиране, разположена в горната дясна част на аплета.
  2. Устройството се избира чрез натискане на радиото за управление от десния панел банкомат l. В левия екран радио бутона, съответстващ на J (джаули).
  3. Бутонът е озаглавен >>>, това количество, преобразувано в калории, се появява в контролата за редактиране, разположена в горния десен ъгъл на аплета.

Редица атмосфери на литър се превръщат в джаули и от това в калории.

За да въведете количеството, което трябва да се преобразува, не е необходимо да запишете споменатото количество и след това да въведете цифровите знаци. Буферът може да се използва, както следва: количеството, което трябва да се преобразува, се избира в контролата за редактиране на източника в първия аплет. Натиска се клавишната комбинация Ctrl + Ins. Курсорът се поставя върху контрола за редактиране на местоназначение, разположен в горната дясна част на втория аплет. Натиска се клавишната комбинация Shift + Ins.

Също така е възможно да се действа по обратния начин, ако данните на проблема са дадени в Международната система от единици, е необходимо да ги преобразувате в обичайната система, използвана в термодинамиката, която е тази, с която работи първият аплет.