Kwalifikacja: MEC.03 - Montaż i obsługa maszyn i urządzeń
Zawód: Technik mechanik
Jaką objętość miał gaz na początku przemiany izotermicznej, jeśli ciśnienie wzrosło z 2 MPa do 6 MPa, a na końcu przemiany gaz zajmuje objętość 3 m3?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Na początku przemiany izotermicznej objętość gazu to 9 m3. To dość proste, bo używamy równania gazu idealnego, które łączy ciśnienie, objętość i temperaturę. W przypadku gazu idealnego w warunkach izotermicznych, według zasady Boyle'a, jeśli ciśnienie rośnie, to objętość maleje, i na odwrót. Mamy ciśnienia P1 = 2 MPa i P2 = 6 MPa, a V2 wynosi 3 m3. Kiedy podstawiamy te wartości do równania, dostajemy 2 MPa * V1 = 6 MPa * 3 m3, co prowadzi do tego, że V1 = (6 MPa * 3 m3) / 2 MPa = 9 m3. Te obliczenia są naprawdę ważne w inżynierii i przydają się np. podczas projektowania systemów HVAC, sprężarek czy silników. Warto znać te zasady, żeby lepiej rozumieć procesy i umieć odpowiednio dobierać sprzęt.
Rozumienie, jak zachowują się gazy w przemianach izotermicznych, wymaga przemyślenia kilku istotnych rzeczy. Odpowiedzi takie jak 12 m3, 6 m3 czy 18 m3 bazują na błędnych założeniach. W warunkach izotermicznych, gdzie temperatura nie zmienia się, kluczowe jest to, że ciśnienie i objętość są odwrotnie proporcjonalne. Im wyższe ciśnienie, tym mniejsza objętość, więc sugerowanie większej objętości to błąd. Mając P1 = 2 MPa i P2 = 6 MPa, objętość gazu musi się zmniejszyć, co jest zgodne z zasadą Boyle'a. Odpowiedzi jak 12 m3 i 18 m3 mylą zależności między ciśnieniem a objętością. Odpowiedź 6 m3 także mija się z celem, bo nie uwzględnia tego, jak ciśnienie wpływa na objętość. Często ludzie popełniają takie błędy, ignorując zmiany ciśnienia albo źle używając jednostek, co jest kluczowe w inżynierii. Zrozumienie tych zasad to podstawa w wielu dziedzinach, np. w projektowaniu systemów pneumatycznych, gdzie dokładność obliczeń ma ogromne znaczenie.