โจทย์ข้อที่สิบในกรณีศึกษา 11 ปี เกี่ยวกับหัวข้อฟิสิกส์เคมี
Thread Content
โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย forrestwong เมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม 2016 เวลา 18:02 โดยมีการปรับเปลี่ยนข้อมูล ในถังที่มีความจุ 0.35 ลูกบาศก์เมตรนั้น มีความดันสุญญากาศอยู่ที่ 0.1 kPa เมื่อเปิดวาล์วบนถังอย่างรวดเร็ว อากาศในบรรยากาศก็จะไหลเข้ามาในถัง จนในที่สุดความดันภายในถังก็จะเท่ากับความดันในบรรยากาศ ในระหว่างการดูดอากาศเข้ามา อุณหภูมิภายในถังจะยังคงเท่ากับอุณหภูมิของอากาศภายนอก ซึ่งอยู่ที่ 25°C เสมอ จากตารางค่าพลังงานของอากาศ (แผนภูมิอุณหภูมิและเอนทัลปี) พบว่าในสภาวะเริ่มต้นที่อุณหภูมิ 25°C และความดัน 0.1 kPa ค่าพลังงานภายในของอากาศอยู่ที่ 220 kJ/kg ； ในสภาวะสิ้นสุด ที่อุณหภูมิ 25°C และความดัน 101.325 kPa ค่าเอนทัลปีของอากาศจะอยู่ที่ 300 kJ/kg โดยมีน้ำหนักโมเลกุลของอากาศอยู่ที่ 28.97 ในกระบวนการดูดอากาศเข้ามานี้ ปริมาณความร้อนที่ระบบปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม (ในหน่วย kJ) คือค่าใดกันแน่? เคล็ดลับ: 1. กระบวนการดูดอากาศเข้ามานั้นเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในชั่วพริบตา ควรพิจารณาตามหลักการของกระบวนการที่มีอุณหภูมิและความดันคงที่ของก๊าซ ； 2. คุณภาพอากาศภายในถังที่ว่างเปล่าถือว่าเท่ากับศูนย์ (A) 33 (B) 91 (C) 124 (D) 395วิธีแก้: ให้พิจารณากระบวนการที่ก๊าซถูกดูดเข้ามาเป็นระบบ โดยก๊าซจะผ่านสองขั้นตอน ได้แก่ ขั้นตอนการดูดเข้ามา และขั้นตอนการขยายตัว
ขั้นตอนแรก: อุณหภูมิและความอิ่มตัวของก๊าซคงที่ ดังนั้น Q1 = 0
ขั้นตอนที่สอง (สถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้ายเท่ากัน): △U = 0 ดังนั้น Q2 = W และ △H2 = 0; ดังนั้น W = △(PV) = H – U = 300 – 220 = 80 KJ/kg
เนื่องจากทราบค่า V = 0.35 m³, P = 101.325, T = 298, M = 28.97 ดังนั้น PV = RTm/M จะได้ m = 0.4146 kg
ดังนั้น Q = Q1 + Q2 = -W = -0.4146 × 80 = -33.168 KJ
แล้วค่า W = △(PV) = H – U นั้นคำนวณได้อย่างไร? ？ ？ ขอบคุณ
วิธีการแก้โจทย์ของฉันคือ ในกรณีที่เป็นระบบที่มีการไหลเวียนของพลังงานอย่างต่อเนื่อง เราจะใช้กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สำหรับระบบดังกล่าว นั่นคือ delta h = q + w แต่เนื่องจากระบบนี้ไม่มีการทำงานด้วยแรงหมุน ดังนั้น delta h = q = h2 – h1 = h2 – u1 = 80 ส่วน Q = Q1 + Q2 = Q2 = m * q = pv/rt * M * q = 33.176 กิโลจูล
จริงๆ แล้วโจทย์นี้เป็นโจทย์ด้านอุณหพลศาสตร์เคมี ซึ่งต้องใช้สมการของซิวมิงในรูปแบบทั่วไปในการแก้! ก็ไม่รู้ว่าภาพของฉันถูกส่งขึ้นไปหรือเปล่า! น่าจะเขียนได้ค่อนข้างชัดเจนนะ!
อัปรูปไม่ได้! โดยสรุปก็คือ d[m(U+u²/2+gZ)] = Σ(H+u²/2+gZ)δm + δQ + δW – pdV (ไม่แน่ใจว่าตัวอักษรกรีกมากมายขนาดนี้จะแสดงผลได้หรือเปล่า) ปัญหานี้ไม่ใช่กระบวนการไหลในสถานะสมดุล ดังนั้นจึงต้องใช้สมการอนุพันธ์ ในกรณีที่ไม่มีพลังงานจากการหมุนของแกน พลังงานจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตร หรือพลังงานจลน์ สมการอินทิกรัลจะเป็น m(สุดท้าย)U(สุดท้าย) – m(เริ่มต้น)U(เริ่มต้น) = m(ที่เข้ามา)H(ที่เข้ามา) – m(ที่ออกไป)H(ที่ออกไป) + Q ตามเงื่อนไขของโจทย์ จะได้ว่า m(เริ่มต้น) = 0, m(ที่ออกไป) = 0, m(สุดท้าย) = m(ที่เข้ามา) เมื่อนำมาลดรูปจะได้ว่า mU(สุดท้าย) = mH(ที่เข้ามา) + Q ดังนั้นค่า Q ที่ได้จะมีค่าเป็นลบ ซึ่งหมายความว่าระบบมีการปล่อยพลังงานออกมา!
เพื่อนเอ้ย สวัสดีครับ มองไม่เห็นเลย ช่วยส่งรูปใหม่อีกทีได้ไหมครับ? ขอบคุณค่ะ.
ส่งไม่ขึ้น! เขียนขั้นตอนลงไปเลยดีกว่า! คราวนี้เข้าใจแล้วใช่ไหม! วิธีแก้ปัญหาอื่นๆ ก็ได้คำตอบมาเช่นกัน! แต่ถ้าพิจารณาให้ละเอียดแล้ว ล้วนเป็นเรื่องผิดทั้งสิ้น!
สูตรนี้มาจากไหนครับ ช่วยเขียนขั้นตอนการหาค่าสูตรให้หน่อยได้ไหมครับ ผมอ่านขั้นตอนแรกไม่เข้าใจเลย ขอบคุณมากครับ
เพื่อนเอ้ย ช่วยฉันหน่อยสิ ไม่รู้จะทำโจทย์นี้ยังไงเลย ขอความช่วยเหลือหน่อยนะ ขอบคุณมากครับ.
กระบวนการหาคำตอบอย่างละเอียดนั้นค่อนข้างยุ่งยาก สูตรนี้คือ “สมการพลังงานแบบสากล” ในทางอุณหพลศาสตร์เคมี คุณสามารถค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่บีดู! โดยสรุปก็คือ กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ถูกนำมาใช้เพื่อวิเคราะห์สมดุลพลังงานในระบบที่มีการแลกเปลี่ยนพลังงานกับสิ่งแวดล้อมได้ ส่วนสมการเชิงอนุพันธ์นั้นสามารถนำมาใช้ได้ในทุกสถานการณ์! กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงพลังงานของระบบจะเท่ากับพลังงานที่เข้ามา ลบด้วยพลังงานที่ออกไป บวกกับการเปลี่ยนแปลงของความร้อน และพลังงานจากการหมุน ลบด้วยพลังงานที่ระบบใช้ในการขยายตัว! รวมถึงสมการของเบอร์นูลลี กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สำหรับระบบปิด กระบวนการควบคุมแรงดัน ฯลฯ ล้วนแล้วแต่เป็นสิ่งที่ได้มาจากการอนุมานนี้ทั้งสิ้น หรือไม่คุณก็ลองฟังบทเรียนด้านพลศาสตร์ความร้อนในอุตสาหกรรมเคมีจากมหาวิทยาลัยน้ำมันดูก็ได้!
ผมขอขอบคุณคุณก่อนนะครับ ผมจะไปหาข้อมูลเกี่ยวกับสมการที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในรูปแบบทั่วไปดูก่อน. ลองดูก่อนเถอะ
เพื่อนเอ้ย ฉันพยายามค้นหามานานแล้ว แต่ก็หาสมการที่มีรูปแบบนั้นไม่เจอเลย มันเกิดอะไรขึ้นกันแน่? หรือว่าฉันพิมพ์ผิดหรือเปล่า? ？ ？
สมการที่สามารถนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวางนี้ ฉันเพิ่งลองหาดูในหนังสือ แต่ก็ไม่เจอเนื้อหาเกี่ยวกับพลศาสตร์ความร้อนในวิชาเคมีเลย. เพื่อนเอ้ย ช่วยบอกหน่อยได้ไหมว่าเกิดอะไรขึ้นกันแน่.
http://www.fanshuxueyuan.com/article_1772.html ขอให้วิดีโอสอนกับคุณนะ! คุณสามารถฟังส่วนที่ 6.1 ได้เลย ข้อมูลเกี่ยวกับที่มาและวิธีการใช้สมการนี้อยู่ในส่วนนี้ทั้งหมด!
ฉันเห็นมันในตำรามหาวิทยาลัยค่ะ! เล่มหนึ่งคือพลศาสตร์ความร้อนทางเคมี! เล่มหนึ่งคือพลศาสตร์ความร้อนทางวิศวกรรม! ต่อมาก็พบว่าในช่วงหลายปีที่ผ่านมาก็มีการออกข้อสอบด้วย! เลยจดไว้เลย! อย่ามองแต่ตำราสำหรับสอบเด็ดขาดนะ! ของที่อยู่ข้างในนั้นมีน้อยมากเลย!