1.3.5 Vratná neadiabatická expanze

Jeden mol dusíku, o němž předpokládáme, že se chová ideálně, expandoval vratně z tlaku 4,15 MPa a teploty 1000 K na teplotu T2 = 300 K. Při expanzi bylo s okolím vyměněno teplo Q = −2800 J. Uvažujeme-li, že Cpm° = 29,3 J K1 mol1, vypočítejte práci a změnu entalpie spojené s uvedeným dějem.

Výsledek

W = −11 890 J, ΔH = 20 510 J

Postup

Expanze plynu není nijak specifikována, proto pro výpočet práce musíme využít 1. větu.

Audio

tabule/p3-5.1.gif tabule/p3-5.2.gif tabule/p3-5.3.gif tabule/p3-5.4.gif

Expanze plynu není nijak specifikována, tj. není známa cesta, po které systém dospěl z bodu jedna do bodu dva. A jelikož neznáme cestu nemůžeme počítat práci přímo. Umíme ale vypočítat změnu vnitřní energie, protože vnitřní energie je stavová veličina, která nezávisí na cestě, ale jen na počátečním a konečném stavu.
Pro ideální plyn je vnitřní energie jen funkcí teploty.
Práci dopočteme z 1. věty termodynamické. Systém expanduje, tj. koná objemovou práci a proto práce musí mít záporné znaménko.
Pro výpočet změny entalpie můžeme využít buď a) její teplotní závislost nebo b) její definici.