Fizică Termodinamică
Exercitii rezolvate principii termodinamica clasa 9
Exercițiile rezolvate pe principiile termodinamicii din clasa a 9-a implică aplicarea primului și celui de-al doilea principiu la transformări ale gazelor. Acestea dezvoltă abilități de calcul și înțelegere a proceselor termice. Voi prezenta două probleme tipice cu rezolvări detaliate.
Exercițiu 1: Primul principiu
- 1 Enunț Un gaz ideal primește 500 J căldură și efectuează 200 J lucru mecanic asupra mediului. Cu cât variază energia internă?
- 2 Pasul 1 Aplicăm primul principiu: ΔU = Q - L.
- 3 Pasul 2 Înlocuim: ΔU = 500 J - 200 J = 300 J.
- 4 Pasul 3 Interpretare: Energia internă crește cu 300 J, deci gazul se încălzește.
Exercițiu 2: Transformare izotermă
- 1 Enunț Un gaz ideal se destinde izoterm de la volumul 1 L la 3 L la temperatura constantă de 300 K. Presiunea inițială este 2·10⁵ Pa. Calculează lucrul mecanic. R = 8,31 J/(mol·K).
- 2 Pasul 1 Pentru transformarea izotermă, L = ν·R·T·ln(V2/V1). Mai întâi găsim ν din ecuația de stare: p1V1 = νRT → ν = p1V1/(RT).
- 3 Pasul 2 Convertim: V1 = 1·10⁻³ m³. ν = (2·10⁵ Pa · 1·10⁻³ m³) / (8,31 J/(mol·K) · 300 K) = 200 / 2493 ≈ 0.0802 mol.
- 4 Pasul 3 Calculăm L: L = 0.0802 mol · 8,31 J/(mol·K) · 300 K · ln(3/1) ≈ 0.0802 · 8,31 · 300 · 1.0986 ≈ 219 J.
În transformări izoterme, energia internă nu se modifică, deci Q = L.