Les 4 Thermodynamica H15.2

• natuurkunde
• HBO
• Studiejaar 2

Vooraf

Voorkennis activeren, aansluiten vorige les, interesse opwekken

Thermodynamica

H15 (§2) vervolg

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

Verschillende stappen bespreken

Geven welke waarden gegeven waren en welke je uit het plaatje haalde.

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

Instructie

Uitleggen, demonstreren, controle vragen stellen

Adiabatisch proces

Wat is een adiabatisch proces?
Geef ook een voorbeeld.

Adiabatische processen (delta Q = 0)

• Q = 0 => delta U = -W (1e hoofdwet)
• Wat gebeurt er met interne energie als ideaal gas uitzet?
• W => positief
• delta U negatief
• temperatuur wordt lager
• met pV = nRT loopt curve steiler

inwendige energie ideaal gas

Heeft met gemiddelde snelheid

van moleculen te maken

3/2 bij 1-atomig gas

Formuleblad

U=​2​​3​​nRT

ΔU=​2​​3​​nR.ΔT

ΔU=C​V​​.ΔT

C​V​​=​2​​3​​nR

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. zowel de temperatuur als de druk van het gas nemen af.
3. de temperatuur van het gas blijft constant en de druk neemt af.
4. zowel de temperatuur als de druk van het gas nemen toe.

Toestandsvergelijking adiabaat

Voor adiabaat geldt:

p​1​​(V​1​​)​γ​​=p​2​​(V​2​​)​γ​​

γ=​C​V​​​​C​P​​​​

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.

Isobaar

Arbeid

Warmte

W=p.ΔV=p​B​​(V​B​​−V​D​​)

W=nR⋅ΔT

Q=C​P​​⋅ΔT

Isobaar

Inwendige energie

ΔU=Q−W

ΔU=C​P​​ΔT−nRΔT

ΔU=(C​P​​−nR)ΔT

Example 15.5

In motor zet 0,25 mol ideaal 1-atomig gas in cilinder snel en adiabatisch uit tegen zuiger. Daarbij daalt temperatuur van gas van 1150 tot 400 K.

Bereken hoeveel arbeid gas verricht.

Example 15.5 vervolg

Gegevens:

n = 0,25 mol; adiabatisch (dQ = 0); 1-atomig; dT = 750 K

Gevraagd W?

Formule:

W = -dU

dU = C_V.dT

Example 15.5 vervolg

Invullen:

ΔU=​2​​3​​nR(T​eind​​−T​begin​​)

ΔU=​2​​3​​⋅0,25⋅8,314⋅(400−1150)=−2300J

W=−ΔU=−(−2300)=2300J

Toepassing

Oefenen, groepsopdracht uitvoeren, debatteren

Geef het eindvolume van de luchtbel

Evaluatie

Samenvatten, herhalen, feedback vragen, vooruit blikken

Huiswerk

• Maken opgaven 6, 7, 8 en 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:

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

Toepassing door opgaven te maken bij bovenstaande thermodynamische processen.
Gebruik van pijler taalsteun.

Welk onderdeel vond je gemakkelijk?

Welk onderdeel ga je nog verder oefenen?

Differentiatie

Extra uitleg, uitdagen, plusopdrachten

Ondersteunend materiaal

Op de elo vind je in de map "ondersteunend materiaal" video's met uitleg over 1e hoofdwet en thermodynamische processen.