Второе начало термодинамики

1.4. Чему равен коэффициент преобразования холодильной машины?

2.4. Найти величину работы, совершаемой газом при расширении в цикле Карно, если температура нагревателя Т ₁ = 1000 К, холодильника Т ₂ = 300 К, показатель адиабаты g = 1,4.

Ответ: А = 14,5×10⁶ Дж/кмоль.

. Найти объем цилиндра паровой машины мощностью 10 кВт, совершающей один цикл в секунду, если давление пара в котле Р ₁ = 2 МПа, объем изобарного расширения V ₁ = 5 л, объемом V ₀ пренебречь. Показатель политропы g = 2.

Ответ: V ₂ = 5,3 л или 94,7 л.

3.4

4.4. Определить степень сжатия газа Р ₁/ Р ₂ в тепловой машине, работающей по циклу, состоящему из двух изотерм с температурами Т ₁ = 400 К и Т ₂ = 200 К и двух изобар. КПД цикла равно h = 0,22. В качестве рабочего вещества используется идеальный двухатомный газ.

Ответ: Р ₁/ Р ₂ = 4.

ЭНТРОПИЯ

1.4. Дайте определение статистического веса (термодинамической вероятности) данного макросостояния.

2.4. Энтропия термодинамической системы в некотором состоянии равна 276 мДж/К. Определите логарифм статистического веса этого состояния системы.

Ответ: 2·10²².

3.4. В результате изотермического сжатия 0,887 м³ воздуха, находящегося при температуре 30 ºС и начальном давлении 0,1 МПа, энтропия его уменьшилась на 673 Дж/К. Определите объем воздуха в конце процесса.

Ответ: 8,87·10^-2 м³.

4.4. Два сосуда, емкости которых равны 2 и 1 л, содержат соответственно 20 г окиси углерода (СО) и 10 г кислорода, причем температуры газов одинаковы. Сосуды соединяют, и газы перемешиваются. Найдите изменение энтропии в этом процессе.

Ответ: 5,26 Дж/К.

РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ

А. Реальные газы

1.4. Запишите среднее значение потенциальной энергии ориентационного межмолекулярного взаимодействия.

2.4. Определить собственный объем молекул гелия, находящегося при температуре -100 °С, если его масса 0,1 кг.

Ответ: 1,50×10^-4 м³.

3.4. 0,5 киломоля трехатомного газа адиабатически расширяется в вакуум от V ₁ = 0,5 м³ до V ₂ = 3 м³. При этом происходит пониже­ние температуры газа на 12,2 °С. Найдите по этим данным посто­янную а Ван-дер-Ваальса.

Ответ: а = 3,64×10⁵ Н×м⁴/кмоль².

Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей

1.4. Поясните, каким образом возникает поверхностное натяже­ние?

2.4. Диаметр капилляра равен 0,2 мм. Определить высоту подня­тия воды и керосина при температуре 290 К.

Ответ: 15 см; 6,3 см.

3.4. На сколько нагреется капля ртути, полученная от слияния двух капель радиусом 1 мм каждая?

Ответ: D T = 1,65×10^-4 К.

Вариант № 5.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ

ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.