Второе начало термодинамики

1.13. Дайте определение обратного цикла Карно. Начертите график цикла в координатах PV.

2.15. Определить работу, совершаемую 1 молем воздуха в цикле Карно, если степень изотермического и адиабатического расширения равна двум, температура нагревателя Т ₁ = 400 К.

Ответ: Q ₁ + А ₂₃ = 4288 Дж.

3.15. Мощность дизельного двигателя 70 кВт, давление в цилиндре объемом V ₁ = 6 л равно Р ₁ = 4 МПа, объем изобарного расширения изменяется от V ₂ = = 0,4 л до V ₃ = 1,6 л. Найти число циклов, которые делает двигатель за 1 с, если показатель адиабаты g = 1,4.

Ответ: 8 циклов.

4.15. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из изотермы, изобары и изохоры. Степень сжатия одного моля газа V ₁/ V ₂ = 12, работа газа за цикл А = = 13 кДж. Найти температуру изотермического процесса.

Ответ: Т = 1000 К.

ЭНТРОПИЯ

Сформулируйте закон возрастания энтропии.

2.15. В результате изохорического нагревания одного моля идеального газа его температура увеличилась в е раз. Изменение энтропии составило 20,8 Дж/К. Сколько атомов содержит молекула этого газа?

Ответ: 2.

3.15. Определите изменение энтропии при изотермическом сжатии 7 мг азота на 1/10⁶ часть первоначального объема, занимаемого газом.

Ответ: -2,1 нДж/К.

4.15. Тепловой двигатель работает по циклу, состоящему из изотермического, изобарического и адиабатического процессов. При изобарическом процессе рабочее вещество (воздух массой 1 кг) нагревается от температуры 50 К до температуры 400 К. Определите изменение энтропии рабочего вещества при изотермическом сжатии.

Ответ: -2,086 кДж/К.

РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ

А. Реальные газы

1.15. Являются ли постоянными поправки а и b Ван-дер-Ваальса, если нет, то почему?

2.15. Найти удельный объем бензола в критическом состоянии, если его критическая температура Т _кр = 562 К и критическое дав­ление Р _кр = 46 атм.

Ответ: 4,7 см³/г.

3.15. Какое давление необходимо осуществить, чтобы углекис­лый газ превратить в жидкость при температуре 50 °С.

Ответ: процесс осуществить невозможно. Дать объяснение.

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

1.15. Можно ли поднять каплю ртути, используя какую-либо па­лочку, стержень? Ответ объяснить.

2.15. Каково давление Р в пузырьках воздуха, образующихся в воде на глубине 3,5 м? Радиус пузырьков равен 1,83 мкм. Атмо­сферное давление 100 кПа.

Ответ: 215 кПа.

3.15. Какую энергию надо затратить, чтобы выдуть мыльный пу­зырь диаметром d = 12 см? Каково будет добавочное давление внутри этого пузыря?

Ответ: 3,62×10^-3 Дж; 2,66 Н/м².

Вариант № 16.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ

ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.