Таблиця-короткий зміст термодинамічних перетворень
| Рівняння стану ідеального газу | pV = nRT |
| Рівняння адіабатичного перетворення | p V γ = cte |
| Зв'язок між конкретними спеками | cp-cV = R |
| Адіабатичний індекс ідеального газу | γ = c p c V |
| Перший закон термодинаміки | ΔU = Q-W |
| Трансформація | Гарячі | Робота | Var. Внутрішня енергія |
| Ізокора (v = cte) | Q = ncV(TB-TA) | 0 | ΔU = ncV(TB-TA) |
| Ізобара (p = cte) | Q = ncp(TB-TA) | Ш = р(VB-VA) | ΔU = ncV (TB-TA) |
| Ізотерма (T = cte) | Q = W | W = n R T ln V B V A | ΔU = 0 |
| Адибатичний (Q = 0) | 0 | W = -ΔАБО | ΔU = ncV(TB-TA) |
Розрахунок роботи, теплоти та варіації внутрішньої енергії перетворення
У першому аплеті можуть бути вивчені різні термодинамічні перетворення за допомогою даних, введених користувачем. Знаючи початковий і кінцевий стан, програма обчислює роботу, тепло і зміну внутрішньої енергії.
Початковий стан вводиться в елементи керування редагуванням з назвою Тиск, гучність Y температури з першої колонки.
Якщо перетворення ізобар Натиснувши відповідний перемикач, розташований на лівій панелі аплету, кінцевий тиск такий самий, як і початковий стан, необхідно лише ввести значення об’єму або температури кінцевого стану. Програма обчислює змінну, яка залишається вказаною, використовуючи рівняння стану ідеального газу.
Якщо ізохорне перетворення, об'єм початкового стану такий самий, як і кінцевий об'єм, необхідно лише ввести значення тиску або температури. Програма обчислює змінну, яка залишається вказаною, використовуючи рівняння стану ідеального газу.
Якщо ізотермічне перетворення, температура початкового стану така ж, як і кінцева температура, потрібно лише ввести значення тиску або об’єму. Програма обчислює змінну, яка залишається вказаною, використовуючи рівняння стану ідеального газу.
Якщо адіабатичне перетворення, Потрібно лише ввести значення тиску, або об'єму, або температури, інші дві змінні обчислюються програмою за допомогою рівняння адіабатичного перетворення між початковим і кінцевим станом та рівнянням стану ідеального газу в кінцевому стані.
Аплет вказує дані, які потрібні програмі, та попереджає, якщо в елементи керування редагуванням було введено більше даних, ніж потрібно.
Натискання кнопки з назвою Обчислити, завершується кінцевий стан і обчислюються зміни роботи, тепла та внутрішньої енергії. Крім того, починається анімація, в якій ми спостерігаємо в нижній частині циліндр, який містить газ із рухомим поршнем і який контактує з джерелом тепла. Рух поршня вказує, чи газ розширюється або стискається, а жовта стрілка вказує, чи система отримує тепло від лампочки, чи передає тепло лампочці.
У верхній частині графічне зображення термодинамічного перетворення відображається на pV-діаграмі.
Праворуч - стовпчаста діаграма, на якій порівняльно представлені робота (синім кольором), зміна внутрішньої енергії (темно-сірим кольором) та тепло (червоним кольором). На цій діаграмі ми можемо візуально перевірити перший принцип. Проходячи послідовність рівноважних станів, між початковим і кінцевим станом, ми бачимо, як система виробляє роботу, змінює внутрішню енергію, отримує або передає тепло тощо.
Теплові цикли
Програма також дозволяє вивчити різні стадії теплового циклу. У циклі кінцевий стан одного етапу є початковим станом наступного. Кнопка з назвою η = W t o t a l Q a b s
Приклад
Тепловий двигун працює з одноатомним газом, описуючи оборотний цикл ABCD на малюнку. Знаючи, що VC = 2 VB:
Обчисліть значення невідомих термодинамічних змінних у кожній вершині.
Обчисліть на кожному етапі циклу роботу, теплоту та зміну внутрішньої енергії.
Перемикач з назвою Одноатомний
Процес A → B
У початковому стані ми вводимо
стор= 1,5 атм
V= 48 літрів
Т= 293 К.
Процес зазначений, активуючи перемикач із назвою Адіабатичний
Кінцевий стан, вводимо
Отримуємо значення невідомих змінних V Y Т остаточного стану
V= 7,95 л
Т= 791,13 К
Робота W= -249,96 атм л
Тепло Питання= 0
Зміни внутрішньої енергії ΔАБО= 249,96 атм л
Кнопка з назвою η = W Q a b s = 515,43 1122,93 = 0,46
- Початковий стан вказується, вводячи тиск, об’єм і температуру в першій колонці правої панелі.
- Тип перетворення вибирається натисканням на відповідний перемикач, розташований на лівій панелі.
- Введіть дані, необхідні для остаточного стану, як зазначено в рядку стану, розташованому праворуч від кнопок.
- Кнопка з назвою Обчислити.
Рядок стану повідомляє про помилки, тобто якщо дані відсутні або введено більше, ніж потрібно.
Недоліки виправлені, а кнопка має право Обчислити.
Перетворення одиниць
Цей аплет дозволяє перетворити кількість, виражену в одиницях Міжнародної системи одиниць, в іншу величину, що відповідає одиницям, які зазвичай використовуються в термодинаміці, в яких тиск вимірюється в атмосферах, об'єм в літрах і температура в градусах Цельсія.
Щоб перейти від Міжнародної системи одиниць до звичайної системи одиниць, яка використовується в термодинаміці:
- Сума, яку потрібно перетворити, вводиться в елемент керування редагуванням, розташований у верхній лівій частині аплету.
- Джерело джерела вибирається натисканням перемикача, розташованого на лівій панелі, одиниця призначення вибирається автоматично, за винятком випадку енергії, в якій є подвійний варіант, атмосфер на літр (за замовчуванням) або калорій.
- Кнопка з назвою >>>.
Перетворена сума відображається в елементі керування редагуванням у верхньому правому куті аплету.
Щоб перетворити із звичайної системи одиниць, що використовуються в термодинаміці, на міжнародну систему, виконайте зворотне:
Щоб перетворити кількість, виражену в атмосферах на літр, у калорії або навпаки, це можна зробити побічно наступним чином:
- Введіть суму, яку потрібно перетворити, у елемент керування редагуванням, який знаходиться у верхній правій частині аплету.
- Блок вибирається натисканням кнопки управління радіо на правій панелі банкомат л. На лівій панелі перемикач, відповідний J (джоулі).
- Кнопка з назвою >>>, ця кількість, перетворена в калорії, відображається в елементі керування редагуванням, який знаходиться у верхньому правому куті аплету.
Кількість атмосфер на літр перетворюється в джоулі, і з цього - в калорії.
Для введення кількості, яку потрібно перетворити, не потрібно вводити вказану величину, а потім вводити цифрові символи. Буфер обміну можна використовувати наступним чином: кількість, яку потрібно конвертувати, вибирається в елементі керування редагуванням джерела в першому аплеті. Натискається комбінація клавіш Ctrl + Ins. Курсор розміщується на елементі керування редагуванням, який знаходиться у верхній правій частині другого аплету. Натискається комбінація клавіш Shift + Ins.
Також можна діяти і протилежним чином, якщо дані задачі подані в Міжнародній системі одиниць, необхідно перетворити їх на звичну систему, що використовується в Термодинаміці, саме та, з якою працює перший аплет .