Zadanie 8.5.7: Rozprężanie izotermiczne i adiabatyczne gazu doskonałego
- Punkty
- 5 pkt
- Dział
- Termodynamika · Praca a wykresy przemian gazowych
- Trudność
- Poziom trudności: trudne
Porównanie rozprężania izotermicznego i adiabatycznego – ciśnienia końcowe, praca analityczna i szacowanie z kratek.
Treść zadania
Na wykresie przedstawiono krzywe dla izotermicznego i adiabatycznego rozprężania jednego mola gazu doskonałego. Początkowe parametry gazu wynoszą: objętość , ciśnienie . Od stanu początkowego gaz rozpręża się do objętości – izotermicznie do stanu 2 oraz adiabatycznie do stanu 3.
```chart
{
"xAxis": { "label": "V [dm³]" },
"yAxis": { "label": "p [10⁵ Pa]" },
"lines": [
{"x": 2, "y": 6},
{"x": 3, "y": 4},
{"x": 4, "y": 3}
]
}
```
a) Oblicz, jakie ciśnienie osiągnie gaz podczas izotermicznego rozprężania do objętości .
b) Jakie ciśnienie końcowe osiągnie gaz, jeżeli przy tej samej zmianie objętości będzie rozprężany adiabatycznie? Równanie adiabaty ma postać , gdzie .
c) Na podstawie wykresu oszacuj wartość pracy wykonanej przez gaz w przemianach izotermicznej i adiabatycznej, przyjmując, że pole jednej kratki odpowiada energii (pod izotermą znajduje się ok. 60 kratek, a pod adiabatą ok. 52 kratki).
d) Oblicz dokładne wartości pracy w obu przemianach ze wzorów:
Obliczenia przeprowadź dla , , . Porównaj wyniki z wartościami oszacowanymi i oblicz błąd względny.
Odpowiedź i wynik końcowy
a)
b)
c) (60 kratek po ), (52 kratki po )
d) (błąd względny ), (błąd względny )
a:
b:
c: (60 kratek po ), (52 kratki po )
d: (błąd względny ), (błąd względny )