Les 4 Thermodynamica H15.2 deel 2

• natuurkunde
• HBO
• Studiejaar 2

Vooraf

Voorkennis activeren, aansluiten vorige les, interesse opwekken

Thermodynamica

H15 (§2 deel 2)

Schooljaar 2020 / 2021

Leerdoelen les 4

Je kunt een omschrijving in vaktaal geven van volgende vakinhoudelijke concepten:

• Thermodynamische processen bij ideale gassen; isobaar, isochoor en adiabaat.

Toepassing door opgaven te maken bij bovenstaande thermodynamische processen.

Gebruik van pijler taalsteun.

Voortgangsregistratie

opgaven 10 en 11 niet zoveel ingevuld of dit gelukt is

Vorige les

Isotherm en ideaal proces van een gas

Proces geschetst in diagram

Bereken arbeid van A naar B

W = oppervlak onder grafiek

W = n.R.T.ln(VB/VA)

W = 10.8,324.373.ln(0,62/0,31)

W = 2,15.10^4 J

Wat is de arbeid van het gas van B naar C?

1. -0,16.10^5 J
2. +0,16.10^5 J
3. 0 J

Wat is de arbeid van het gas van C naar B?

1. -0,16.10^5 J
2. +0,16.10^5 J
3. 0 J

Wat is de arbeid van het gas van C naar A?

1. -0,16.10^5 J
2. +0,16.10^5 J
3. 0 J

2,5 mol van een eenatomig ideaal gas bij 𝑇= 350K wordt verwarmd doordat warmte wordt toegevoerd; hierbij wordt de inwendige energie verdubbeld. Hoeveel warmte is toegevoerd als het volume constant is?

1. 11 kJ
2. 18 kJ
3. 22 kJ
4. 36 kJ

Uitwerking meerkeuzevraag

Voor een ideaal eenatomig gas: ∆𝑈=3/2 𝑛𝑅∆𝑇
Omdat 𝑈=0 als 𝑇=0 -> 𝑈(𝑇)=𝑈(0)+  3/2 𝑛𝑅(𝑇−0)
Dus 𝑈(𝑇)=3/2 𝑛𝑅𝑇; de temperatuur verdubbelt dus.
𝑄=𝐶_𝑣 ∆𝑇=3/2 𝑛𝑅∆𝑇=10,9𝑘𝐽

De verdampingswarmte van water is 𝑄= 𝑚𝐿 met 𝐿=2,256⋅10^6 J/kg.
1,00 kg water verdampt bij een temperatuur van 20∘C en een druk van 10^5 Pa.
Wat is de verandering van inwendige energie bij het verdampen?

Tip:
Welk volume heeft 1 kg water? Welk volume heeft de waterdamp?
W=p*dV

1. 0 J
2. 1,35∙10^5 𝐽
3. 2,12∙10^6 𝐽
4. 2,26∙10^6 𝐽

Uitwerking meerkeuzevraag

∆𝑈=𝑄−𝑊=𝑄−𝑝∆𝑉
𝑉_𝑑𝑎𝑚𝑝=𝑛𝑅𝑇/𝑝=1000/18∙8,314∙293/10^5 =1,353𝑚^3
𝑉_𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟=0,001 𝑚^3
𝑝∆𝑉=𝑝(𝑉_𝑑𝑎𝑚𝑝−𝑉_𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟 )=1,35∙10^5  𝐽
∆𝑈=2,256∙10^6−0,135∙10^6=2,12∙10^6 𝐽

Instructie

Uitleggen, demonstreren, controle vragen stellen

Een ideaal gas ondergaat een adiabatische expansie, een proces waarbij geen warmte in of uit het gas stroomt. Als resultaat,

1. zowel de temperatuur als het volume van het gas nemen toe.
2. de temperatuur van het gas daalt en de druk stijgt.
3. zowel de temperatuur als de druk van het gas nemen af.
4. de temperatuur van het gas blijft constant en de druk neemt af.

Een  luchtbel met een temperatuur van 295 K aan het aardoppervlak (luchtdruk 100 kPa) stijgt adiabatisch op tot een niveau van 80 kPa. Bepaal de eindtemperatuur. Kies 𝑛𝑅=1

1. 16
2. 236
3. 277
4. 369

Uitwerking meerkeuzevraag

In een isobare compressie van een ideaal gas,

1. Wordt arbeid verricht op het gas.
2. Blijft de interne energie van het gas constant.
3. Wordt er warmte toegevoegd aan het gas
4. Wordt er arbeid verricht door het gas.

Arbeid berekenen bij een isobaar proces (∆𝑝=0)

W = Fd = pAd met Ad = ∆V -> W=p ∆𝑉

Is de arbeid positief of negatief als het gas wordt gecomprimeerd?

1. positief
2. negatief

Hieronder zie je een PV-diagram voor een adiabatisch en iosotherm proces van een ideaal gas.

Hierbij geldt:
𝑉_𝐴 is gelijk in beide situaties
𝑉_𝐵=𝑉_𝐶

In welk proces wordt de meeste arbeid verricht?

1. Isotherm proces
2. Adiabatisch proces

Is de door het gas verrichte arbeid in het proces ADB groter dan, kleiner dan of gelijk aan de verrichte arbeid in het isothermische proces AB?

1. Groter dan
2. Kleiner dan
3. Gelijk aan

a) proces ADB

b) proces AB

Toepassing

Oefenen, groepsopdracht uitvoeren, debatteren

Het eindvolume uitwerking

p1V1=nRT1 => 100.10^3.V1 = 1.295

V1 = 2,95.10^-3 m^3

p1V1^(7/5)=p2V2^(7/5)

100.(2,95.10^-3)^(7/5)=80.V2^(7/5)

V2^(7/5) = 3,586.10^-4

V2 = (3,586.10^-4)^(5/7)=3,46.10^-3 m^3

Evaluatie

Samenvatten, herhalen, feedback vragen, vooruit blikken

Huiswerk

• Maken opgaven 6-9 op Cumlaude; geef voortgang in voortgangsregistratie
• Bestuderen Giancoli H15, §2

Leerdoelen les 4

Je kunt een omschrijving in vaktaal geven van volgende vakinhoudelijke concepten:

    Gebruik 1e hoofdwet, Cp en Cv.

Toepassing door opgaven te maken bij isochoor, isotherm, adiabatisch processen.

Heb je de leerdoelen behaald?

😒🙁😐🙂😃

Welk cijfer zou je jezelf willen geven voor je werkhouding?
Waarom juist dat cijfer?

Differentiatie

Extra uitleg, uitdagen, plusopdrachten