Termodinamika: egy ideális gáz állapotváltozásakor végzett munkáját ki lehet-e így is számolni?
Van egy termodinamikai majdnem-körfolyamatos feladat a tankönyvünkben fizikából:
Bizonyos levegőmennyiséget (amit kétatomosnak veszünk) 1-es állapotból egy 2-esbe viszünk át. Ez függvénygrafikonon ábrázolva egy átlós vektor ami jobb-felfele mutat (a pozitív-pozitív tartományban, természetesen), a vízszintes tengely a térfogat, a függőleges meg ugye a nyomás.
p(1) = 10^5 Pa
p(2) = 1,4 * 10^5 Pa
V(1) = 0,07 m^3
V(2) = 0,11 m^3
A fizika tanárom szerint ezt úgy kellett volna csinálni, hogy kiszámoljuk a görbe alatti területet. Mivel ez egy trapéz, ezért annak a terület képletét használva:
W' = T = (a+c)/2 * m = (10^5 + 1,4 * 10^5)/2 * 0,04 = 4800 J
És így ki is jön a könyv szerinti végeredmény.
A probléma az, hogy én úgy csináltam, hogy felbontottam az átlós vektort egy vízszintes és egy függőleges vektorra. A vízszintes vektor ugyebár egy izobár folyamat, ott a gáz által végzett munka:
W' = pΔV = 10^5 * 0,04 = 4000 J
A függőleges vektor pedig egy izochor folyamat ott pedig a gáz által végzett munka ugyebár 0.
Na most 4000+0 az nyilvánvalóan nem 4800. Amikor a fizika tanáromat megkérdeztem, hogy hol a hiba a gondolat menetemben, ő is elbizonytalanodott, és abban maradtunk, hogy mindketten utána nézünk.
Szóval mi a hiba?
Gondolj csak bele, először izochor módon lecsökkented a nyomást mondjuk 0,1 barra, majd elvégzed a 0,1*10^5*0,04=400 J munkát, majd izochor módon visszanöveled 1,4 barra. Ugyanaz a végállapot, csak most 400 J volt a munka. De ugyanúgy fel is növelheted a nyomást először 10 barra, és akkor meg 40000 J lesz a munka.
Milyen az az izochor folyamat ami növeli a nyomsást? Nyilván ez csak úgy lehetséges, hogy hőt közöltél vele. A belső energia állapotfüggvény, vagyis csak a kezdeti és végállapottól függ. De a munka és a hő útfüggvények, vagyis az úttól is függnek. A belső energia változás marad, de ha megváltozik az út, akkor a munka és hő aránya benne változik. Röviden, ott követted el a hibát, hogy felbontottad a munkát két másik folyamat összegére. Ilyet csak komoly megfontolásokkal tehetsz, általánosságban nem.
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2025, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!