السؤال العاشر في حالة الـ11 عامًا: مسألة في الفيزياء الكيميائية
Thread Content
تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة forrestwong في تاريخ 16/7/2016 الساعة 18:02، حيث تم تغيير بعض التفاصيل. في الخزان ذو السعة 0.35 متر مكعب، يكون الضغط الفراغي 0.1 كيلو باسكال؛ وعند فتح صمامات الخزان بسرعة، يدخل الهواء من الجو إلى داخل الخزان، وفي النهاية يصبح الضغط داخل الخزان مساويًا لضغط الهواء الخارجي. يظل درجة الحرارة داخل الخزان مساوية لدرجة حرارة الهواء الخارجي، وهي 25 درجة مئوية، طوال عملية الشفط. يتم الحصول على قيمة الطاقة الداخلية للهواء في الحالة الأولية، وهي 25 درجة مئوية وضغط 0.1 كيلو باسكال، من جدول خصائص الهواء (رسم الحرارة والإنتروبيا)، وتبلغ هذه القيمة 220 كيلو جول/كجم ； في حالة التوقف عند درجة حرارة 25 درجة مئوية وضغط 101.325 كيلوباسكال، فإن قيمة الطاقة الحرارية للهواء تكون 300 كيلوجول/كجم، وكتلة جزيء الهواء تبلغ 28.97. في عملية استنشاق الهواء هذه، ما هو قيمة كمية الحرارة التي يطلقها النظام إلى البيئة (بالكيلوجول)؟ تلميح: 1. عملية استنشاق الهواء هي عملية ديناميكية لحظية، ويتم التعامل معها وفقًا لعملية الغاز المتساوي الحرارة والإنتروبيا ； 2. يُعتبر جودة الهواء داخل العبوة الفارغة صفرًا. (أ) 33 (ب) 91 (ج) 124 (د) 395الحل: نقوم بتحليل الغازات باعتبارها نظامًا، حيث تمر الغازات بمرحلتين: الاستنشاق والتمدد.
المرحلة الأولى: درجة الحرارة والإنتروبيا ثابتتان، إذًا Q1 = 0.
المرحلة الثانية (حيث تكون الحالة الأولية والنهائية متشابهتين): △U = 0، وبالتالي Q2 = W. وبما أن △H2 = 0، فإن W = △(PV) = H – U = 300 – 220 = 80 كيلوجول/كجم.
نعلم أن V = 0.35 متر مكعب، وP = 101.325، وT = 298، وM = 28.97.
إذًا PV = RTm/M، وبالتالي m = 0.4146 كجم.
وبالتالي Q = Q1 + Q2 = -W = -0.4146 × 80 = -33.168 كيلوجول.
كيف يمكن حساب قيمة W = △(PV) = H – U؟ ؟ ؟ شكرًا
إليك خطوات حل المسألة: بما أن النظام مفتوح، فإنه يجب تطبيق المبدأ الأول في الديناميكا الحرارية للأنظمة ذات التدفق المستقر، وهو delta h = q + w. وبما أن النظام لا يقوم بأي عمل محوري، فإن delta h = q = h2 – h1 = h2 – u1 = 80. أما Q، فهو Q1 + Q2 = Q2 = m * q = pv/rt * M * q = 33.176 كيلوجول
في الواقع، هذا السؤال ينتمي إلى مجال ديناميكا الحرارة في الكيمياء، ويجب حله باستخدام معادلة شيونغ المعممة! لا أعرف إن كانت صورتي قد تم نشرها أم لا! يجب أن يكون الكتابة واضحة جدًا!
لا يمكن رفع الصورة! باختصار، العلاقة هي:
d[m(U+u²/2+gZ)] = Σ(H+u²/2+gZ)δm + δQ + δW – pdV.
(لا أعرف إذا كان من الممكن عرض كل هذه الرموز اليونانية أم لا).
هذه المسألة لا تتعلق بتدفق في حالة استقرار، لذا يتم استخدام الصيغ التفاضلية. وفي غياب أي عمل محوري أو عمل حجمي أو تغيير في الطاقة الحركية، فإن العلاقة تكون:
m(النهائي)U(النهائي) – m(الابتدائي)U(الابتدائي) = m(الداخل)H(الداخل) – m(الخارج)H(الخارج) + Q.
ووفقًا لشروط المسألة، فإن m(الابتدائي) = 0، وm(الخارج) = 0، وm(النهائي) = m(الداخل).
بالتبسيط، نحصل على: mU(النهائي) = mH(الداخل) + Q.
وبالتالي، فإن قيمة Q سالبة، مما يعني أن النظام يطلق حرارة!
d[m(U+u²/2+gZ)] = Σ(H+u²/2+gZ)δm + δQ + δW – pdV.
(لا أعرف إذا كان من الممكن عرض كل هذه الرموز اليونانية أم لا).
هذه المسألة لا تتعلق بتدفق في حالة استقرار، لذا يتم استخدام الصيغ التفاضلية. وفي غياب أي عمل محوري أو عمل حجمي أو تغيير في الطاقة الحركية، فإن العلاقة تكون:
m(النهائي)U(النهائي) – m(الابتدائي)U(الابتدائي) = m(الداخل)H(الداخل) – m(الخارج)H(الخارج) + Q.
ووفقًا لشروط المسألة، فإن m(الابتدائي) = 0، وm(الخارج) = 0، وm(النهائي) = m(الداخل).
بالتبسيط، نحصل على: mU(النهائي) = mH(الداخل) + Q.
وبالتالي، فإن قيمة Q سالبة، مما يعني أن النظام يطلق حرارة!
يا صديقي، مرحبًا، لا أستطيع رؤيتها، من فضلك أعد إرسال الصورة مرة أخرى. شكرًا.
لا أستطيع الإرسال! لنكتب العملية مباشرةً! هل فهمت هذه المرة؟ الحلول الأخرى حصلت على إجابة أيضًا لكن إذا تم التفصيل، فكل شيء خطأ!
كيف تم الحصول على هذه الصيغة؟ من فضلك، اكتب خطوات الاستنتاج، فأنا لا أفهم الخطوة الأولى. شكرًا لك