1,2 kuutiometrin tilavuus ilmaa, jonka lämpötila on 20 ° C ja paine 1,01 bar
lämmitetään isobaarisesti 170 ° C lämpötilaan. a) Kuinka suuren laajenemistyön
ilma tekee? b) Paljonko lämpöenergiaa systeemiin on kaikkiaan tuotava?
w=f*s, P=F/A, miksei työtä voida laskea suoraan..
W= P*A*S= P*deltaV= 101300pa *V(erotus 10.2-1.2=9 m3),vaan V1*(V2/V1-1)
lämmitetään isobaarisesti 170 ° C lämpötilaan. a) Kuinka suuren laajenemistyön
ilma tekee? b) Paljonko lämpöenergiaa systeemiin on kaikkiaan tuotava?
w=f*s, P=F/A, miksei työtä voida laskea suoraan..
W= P*A*S= P*deltaV= 101300pa *V(erotus 10.2-1.2=9 m3),vaan V1*(V2/V1-1)
Vastaukset 4
Vanhimmat
Jäi pois tietenkin:
P*V1*(V2/V1-1) ;D
p*V1*(V2/V1-1)=p*(V2-V1)
Laajeneeko ilma jonkinlaisessa tyhjiössä vai onko alkupaine tosiaan sama kuin normaali ilmanpaine.
Isobaarinen muutos jossa ulkoinen paine on sama kuin laajenevan kaasun paine ei tee ulkoista työtä laajetessaan ja tilavuuskin taitaa muuttua Kelvin asteikon suhteessa.
Kysymys vaikuttaa opiskelijan kotitehtävältä, eikä niin ollen liiemmin innosta vastaamaan.
Ilmamassan (ihannekaasu) isobaariseen (p=1,01 bar) muutokseen 20 -> 170 °C (T1->T2) tarvittava energia tulee laskea. Kuten kysymyksen alakohdista ilmenee, muodostuu tehtävä kahden energiamäärän laskennasta.
Lämmittämiseen tarvittavan energiamäärän (Q) laskenta.
Kun opintojen tasosta ei ole tietoa, niin lähestytään asiaa yksinkertaisella tavalla. Ratkaisuun tarvitaan aluksi tieto 1,2 m^3 20 °C ilmamäärän massasta (mi). Jos et osaa sitä laskea, niin hae arvo jostain taulukosta. Toiseksi tarvitset tiedon mikä on ilman ominaislämpö (kJ/kgK) vakiopaineessa ko. lämpötila-alueella (Cp). Cp on lievästi lämpötilasta riippuva suure, mutta voit käyttää muutosväliltä laskettua keskimääräistä arvoa. Oppikirjassa on varmaankin taulukko ilman Cp arvoista. Jos sellaista ei ole, käytä jotain vaikka netistä hakemaasi likiarvoa. Laske Q=(T2-T1)*mi*Cp ja siinä se on.
Vielä tarvitset tiedon tilanmuutostyöhön liittyvästä energiamäärästä (W).
Tämä on tehtävän helpoin osa. Syrjäyttämistyö on dW=p*dV ja paineen ollessa vakio W=p*V2-p*V1=p(V2-V1). V1 vastaa alkutilaa ja V2, joka sinun täytyy laskea, vastaa 170 °C tilannetta. Isobaarisessa muutoksessa V/T = vakio kun T on abs. lämpötila.
Muutoksen vaatima kokonaisenergia (S) on kahden edellä lasketun energiaosan summa. S=Q W
Termodynamiikan enstekstärkein kaava, jonka avulla moni tehtävä ratkeaa, on p*V=n*R*T. Kaavassa p on abs. paine, V tilavuus, R yleinen kaasuvakio, T abs. lämpötila ja n moolimäärä.