Kwalifikacja: MEC.03 - Montaż i obsługa maszyn i urządzeń
Zawód: Technik mechanik
Jaką objętość zajmie gaz w cylindrze zamkniętym ruchomym tłokiem, ogrzany izobarycznie do temperatury T2=1200 K, jeżeli przy temperaturze T1=300 K zajmował objętość V1=4 m3
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Odpowiedź 16 m3 jest prawidłowa ze względu na zastosowanie prawa gazu idealnego oraz zasadę zachowania objętości w procesach izobarycznych. W procesie izobarycznym ciśnienie gazu pozostaje stałe, co pozwala wykorzystać równanie stanu gazu idealnego, które łączy temperaturę, objętość i liczbę moli gazu. Przy założeniu, że liczba moli gazu nie ulega zmianie, możemy zastosować równanie V1/T1 = V2/T2. Podstawiając znane wartości, uzyskujemy: V2 = V1 * (T2/T1) = 4 m3 * (1200 K / 300 K) = 16 m3. Przykłady praktycznego zastosowania tej zasady obejmują silniki spalinowe, w których kontrola objętości gazów roboczych jest kluczowa dla wydajności. W inżynierii chemicznej i procesowej, zrozumienie tych zasad jest kluczowe przy projektowaniu reaktorów i systemów transportu gazów. Dobrze znana jest również zasada podczas obliczeń w systemach klimatyzacji i chłodnictwa, gdzie obliczanie objętości gazu w różnych warunkach temperaturowych jest niezbędne do osiągnięcia efektywności energetycznej.
Wybór objętości, która nie odpowiada 16 m3, może wynikać z nieprawidłowego zastosowania wzorów fizycznych lub błędnego zrozumienia procesów izobarycznych. Przy analizie wydaje się, że niektórzy mogą błędnie przyjąć, że ciśnienie zmienia się w trakcie ogrzewania gazu, co prowadzi do nieprawidłowego wniosku o większej lub mniejszej objętości. W rzeczywistości, w procesie izobarycznym ciśnienie pozostaje stałe, a zmiany temperatury bezpośrednio wpływają na objętość, co opisuje równanie V1/T1 = V2/T2. Jeśli zamiast tego zastosowano błędne założenia dotyczące zachowania ciśnienia lub liczby moli, mogłoby to prowadzić do mylnego obliczenia. Ponadto, inne podejścia mogłyby obejmować nieuwzględnienie zmienności gazów rzeczywistych, co również jest błędem. W praktyce, w sytuacjach inżynieryjnych często nie uwzględnia się zjawisk takich jak nieidealność gazu, co może prowadzić do nadmiernych wartości obliczonych objętości. Zrozumienie i poprawne zastosowanie zasad fizyki gazów jest kluczowe dla uzyskania precyzyjnych wyników, a ich ignorowanie w praktycznych zastosowaniach może skutkować nieefektywnymi projektami lub kosztownymi błędami.