Решение задач на тему «Первое начало термодинамики. Расчет теплоты, работы и изменения внутренней энергии системы идеального газа в различных термодинамических процессах»

3-1. Рассчитайте изменение внутренней энергии гелия при изобарном расширении от 5 до 10 л под давлением 196 кПа.

3-2. Газ, расширяясь от 10 до 16 л при постоянном давлении 101,3 кПа, поглощает 126 Дж теплоты. Определите изменение внутренней энергии газа.

3-3. Рассчитайте работу и теплоту 1 моль кислорода (идеальный газ) при изобарном расширении от 80 до 200 л при нормальном атмосферном давлении.

3-4. Один моль идеального газа, взятого при 25 ^oC и 10130кПа, расширяется обратимо и изотермически до 506,5 кПа. Рассчитайте работу, поглощенную теплоту и Δ U.

3-5. Рассчитайте работу изотермического при 27 °С расширения 1 моль СО₂ от 2,24 до 22,4 л.

3-6. Рассчитайте работу изотермического при 0 °С расширения 0,5 моль хлора от 1 до 25 л.

3-7. Какое количество теплоты необходимо для изохорного нагревания 10 г N₂ от 10 до 20 °С?

3-8. 5 л одноатомного газа (условия нормальные) нагревают до 600 °С при постоянном объеме. Каковы конечное давление и количество затраченной теплоты?

3-9. Какое количество теплоты необходимо для изохорного нагревания 50 г углекислого газа в интервале температур от 300 до 400 °С, если С v = 40,2 Дж/моль?

3-10. Определите конечную температуру и работу, необходимую для адиабатического сжатия азота от 10 л до 1 л, если начальные температура и давление равны 26,8 ^оС и 101,3 кПа, соответственно.

3-11. Один моль гелия, взятый при 100 °С и давлении 1013 кПа, адиабатически расширился. При этом температура понизилась до 25 °С. Определите работу, совершенную гелием.

3-12. Какова будет работа адиабатического сжатия 1 моль азота, если при этом температура повысилась от 0 до 50 °С?

3-13. Определите изменение внутренней энергии при изобарном (101,3 кПа) испарении 100 г воды при 150 °С, если объемом жидкой воды пренебречь. Теплота испарения воды при 150 ⁰С равна 2112,66 Дж/г.

Задачи для аудиторной самостоятельной работы.

4-1. Рассчитайте работу изотермического (50 °С) расширения 20 г водорода от 10 до 40 л.

4-2. Определите затраченную теплоту и совершенную работу изобарного (101,3 кПа) расширения 5 л кислорода при 20 °С до 5,51 л при 50 °С.

4-3. При адиабатическом сжатии 2 л кислорода давление газа повысилось от 1013 кПа до 2026 кПа. Чему равен конечный объем?

4-4. Определите изменение внутренней энергии при изобарном испарении 10 г этилового спирта при температуре кипения (78 °С), если теплота испарения спирта равна 922,77 Дж/г. Объемом жидкости пренебречь.

4-5. При действии кислоты на металл выделилось 7 л водорода при давлении в 101,3 кПа. Определите работу, произведенную газом против атмосферного давления.

4-6. При нормальных условиях 5 л криптона нагревается до 873 К при постоянном объеме. Определить конечное давление газа и теплоту, затраченную на нагревание.