Hệ nhiệt động lực học và các sổ sách năng lượng
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| internal energy/ɪnˈtɜːnl ˈenədʒi/ | Nội năng |
| adiabatic/ˌædiəˈbætɪk/ | Tuyệt nhiệt |
Điều gì có thể giải thích quan sát này?
- Nén khí có thể làm nóng nó ngay cả khi không có bộ gia nhiệt. Công là một con đường khác để truyền năng lượng vào hệ thống.
- Bắt đầu bằng một dự đoán. Nêu rõ các đại lượng hoặc đặc điểm bạn sẽ so sánh, sau đó quyết định bằng chứng nào có thể phân biệt hai lời giải thích.
Xây dựng mô hình
- Nội năng là thuộc tính của hệ thống đã chọn. Nhiệt và công mô tả sự truyền năng lượng qua biên giới của nó. Đối với khí đơn nguyên tử lý tưởng, nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và lượng chất.
- đo nhiệt (adiabatic): Một quá trình không có sự truyền nhiệt; năng lượng nội tại: Tổng năng lượng vi mô dưới dạng động năng và thế năng của hệ.
Theo quy ước này, điều gì xảy ra trong quá trình nén đẳng nhiệt?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Quá trình đẳng nhiệt nghĩa là không có trao đổi nhiệt (Q = 0). Trong nén, môi trường xung quanh thực hiện công lên khí, và với Q = 0, công đó làm tăng năng lượng nội bộ. Công do khí thực hiện là âm trong quá trình nén theo quy ước này.
Ghép mỗi thuật ngữ kỹ thuật với ý nghĩa chính xác của nó.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Sử dụng các định nghĩa để phân biệt các đại lượng và quá trình liên quan.
Chọn bằng chứng có thể kiểm chứng
- Nêu quy ước dấu trước khi sử dụng định luật đầu tiên. Tại đây, độ biến thiên nội năng bằng nhiệt lượng cung cấp vào hệ trừ đi công do hệ thực hiện. Công giãn nở có thể làm giảm nội năng khi không có nhiệt lượng nào đi vào.
- Xác định xem quá trình là đẳng nhiệt, đẳng áp hay đẳng tích. Trên đồ thị áp suất-thể tích, diện tích dưới đường cong quá trình cho biết công do khí thực hiện. Quỹ đạo quan trọng đối với công ngay cả khi điểm đầu và điểm cuối trùng nhau.
Hai thói quen nào sau đây giúp việc nghiên cứu hoặc mô hình trong trường hợp này trở nên thuyết phục hơn?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Việc nêu rõ các điều kiện và giả thiết giúp người khác lặp lại công việc chính xác, và ghi lại bằng chứng hỗ trợ giúp họ kiểm tra kết luận. Giấu đi các kết quả mâu thuẫn sẽ loại bỏ bằng chứng có thể thách thức một kết luận sai, và một phép đo lường không thể khẳng định một tuyên bố rộng hơn.
Làm việc từ các đại lượng đã biết
- Nêu các giá trị đã biết và đơn vị của chúng. Chọn công thức vì các giả thiết của nó phù hợp với trường hợp này, sau đó biến đổi trước khi thay số.
- Đã biết: khí nhận 300 J thông qua việc gia nhiệt và thực hiện 120 J công. Với ΔU = Q-W, ta có ΔU = 300-120 = 180 J. Đối với nén đẳng nhiệt, Q=0 và công do khí thực hiện mang giá trị âm, nên ΔU mang giá trị dương.
Khí nhận 500 J nhiệt lượng và thực hiện 200 J công. Tìm độ biến thiên nội năng. Sử dụng cùng trình tự: đại lượng đã biết → mô hình → hệ thức → thay số → đơn vị và giải thích.
Một khí nhận 500 J nhiệt lượng và thực hiện 200 J công. Tìm độ biến thiên nội năng.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Kết quả là 300 J. Đã biết: nhiệt lượng nhận Q = 500 J; công do khí thực hiện W = 200 J. Sử dụng quy ước đã nêu delta U = Q - W. Delta U = 500 - 200 = 300 J. Năng lượng nội bộ tăng thêm 300 J vì nhiều năng lượng hơn đã đi vào dưới dạng nhiệt so với năng lượng thoát ra dưới dạng công.
Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó
- Đẳng nhiệt không có nghĩa là nhiệt độ không đổi. Sử dụng quy ước dấu đã nêu; một số khóa học viết công tác dụng lên khí với dấu ngược lại.
- Quay trở lại quan sát ban đầu. Giải thích kết quả hỗ trợ điều gì, những điều kiện nào mà nó giả định, và một cách để kiểm chứng một giải thích cạnh tranh.
Mọi quá trình đẳng nhiệt đều có nhiệt độ không đổi. tuyên bố này là sai: Quá trình đẳng nhiệt cố định dòng nhiệt (Q = 0), không phải nhiệt độ. Nén đẳng nhiệt làm tăng nhiệt độ - bơm xe đạp nóng lên - và giãn nở đẳng nhiệt làm giảm nó. Quá trình đẳng nhiệt, không phải đẳng nhiệt, mới là quá trình có nhiệt độ không đổi.
Hệ thống nhiệt động học và bảng cân bằng năng lượng: Nêu quy ước dấu trước khi sử dụng định luật đầu tiên. Tại đây, độ biến thiên nội năng bằng nhiệt lượng cung cấp vào hệ trừ đi công do hệ thực hiện. Công giãn nở có thể làm giảm nội năng khi không có nhiệt lượng nào đi vào.
Mọi quá trình đẳng nhiệt đều có nhiệt độ không đổi.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Quá trình đẳng nhiệt cố định trao đổi nhiệt (Q = 0), không phải nhiệt độ. Một quá trình nén đẳng nhiệt làm tăng nhiệt độ - bơm xe đạp nóng lên - và một quá trình giãn nở đẳng nhiệt làm giảm nhiệt độ. Quá trình đẳng nhiệt, không phải đẳng nhiệt, mới là quá trình giữ nhiệt độ không đổi.
Một quá trình không có truyền nhiệt: viết thuật ngữ kỹ thuật.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
đẳng nhiệt có nghĩa là quá trình không có trao đổi nhiệt.