Явления переноса

1.11. При каких условиях не выполнятся основной закон теплопроводности?

2.11. При какой температуре средняя длина свободного пробега молекул водорода l равна 2,5 см, если давление газа равно р = 0,54 Па. Диаметр молекулы водорода d = 0,28 нм.

Ответ: t = 67 °С

3.11. Во сколько раз увеличился объем газа в адиабатическом процессе, если длина свободного пробега его молекул увеличилась в 2,34 раза?

Ответ: V ₂/ V ₁ = 2.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.11. Означает ли, что в системе, находящейся в равновесном состоянии, не происходит никакого движения?

2.11. Азот (N₂) массой 5 кг нагрели на 150 К при постоянном объеме. Найти количество теплоты, сообщенной газу, изменение его внутренней энергии и совершенную газом работу.

Ответ: 7,75 МДж; 7,75 МДж; 0 Дж.

3.11. Какая доля количества теплоты, подводимой к идеальному одноатомному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение внутренней энергии газа, и какая доля – на работу расширения?

Ответ: 0,6; 0,4.

4.11. Идеальный двухатомный газ расширяется адиабатно. При этом его температура уменьшается на 54 °С. Найти совершенную газом работу. Масса газа 12 кг, масса одного моля газа 28 г.

Ответ: 480 кДж.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.9. Дайте определение второго начала термодинамики в формулировке Клаузиуса.

2.11. Найти теплоемкость идеального газа, совершающего цикл Карно, если работа за цикл равна 9 кДж, степень изотермического расширения V ₂/ V ₁ = 3, работа адиабатического сжатия равна -20,5 кДж.

Ответ: С_V = 20,8 Дж/(моль×К).

3.11. Найти температуру воспламенения мазута в цилиндре двигателя Дизеля, если КПД h = 0,5, степень изобарного расширения a = 4, температура воздуха Т ₁ = 300 К, показатель адиабаты g = 1,4.

Ответ: Т ₂ = 900 К.

4.11. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из изотермы, изобары и изохоры. Степень сжатия одноатомного газа составляет V ₁/ V ₂ = 5. Найти КПД цикла.

Ответ: h = 0,29.

ЭНТРОПИЯ

1.11. Для расчетов каких процессов можно использовать понятие энтропии, исходя из ее статистического смысла?

2.11. Найдите приращение энтропии одного моля углекислого газа при увеличении его температуры в 2 раза, если процесс нагревания изохорический. Газ считать идеальным.

Ответ: 17,28 Дж/К.

3.11. Гелий массой 1,7 кг адиабатически расширили в 3 раза а затем изобарически сжали до первоначального объема. Найти изменение энтропии в этих процессах.

Ответ: -9,7 кДж/К.

4.11. Водород массой 100 г был изобарически нагрет так, что объем его увеличился в 3 раза, затем он был изохорически охлажден так, что давление его уменьшилось в 3 раза. Найдите изменение энтропии в ходе указанных процессов.

Ответ: 457 Дж/К