Первое начало термодинамики

1.21. Если известно, что внутренняя энергия системы изменилась, но не известно, какие процессы при этом происходили, можно ли при этом сказать, сколько энергии система получила в виде работы, а сколько в виде теплоты?

2.21. Один моль азота (N₂), занимавший при давлении 1,01·10⁵ Па и температуре 0 °С объем 22,4 л, адиабатно удвоил свой объем. Найти давление и температуру газа после расширения и совершенную им работу.

Ответ: 0,038 МПа; 207 К; 1371 Дж.

3.21. Некоторой массе окиси углерода (СО) при постоянном давлении было сообщено 29,1 кДж теплоты. В результате этого температура газа возросла от 300 до 400 К. Найти массу газа и увеличение его внутренней энергии.

Ответ: 0,28 кг; 20,8 кДж.

4.21. Идеальный двухатомный газ при температуре 290 К находится под давлением 0,5 МПа в стальном баллоне емкостью 0,1 м³. После нагревания давление газа возросло втрое. Найти температуру газа после нагревания и количество подведенной к газу теплоты.

Ответ: 870 К; 250 кДж.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.18. Сформулируйте 3 следствия второго начала термодинамики.

2.21. Определить наименьший объем газа V ₁, совершающего цикл Карно, если объем газа в процессах расширения и сжатия меняется следующим образом: V ₂ = 500 л; V ₃ = 850 л; V ₄ = 170 л.

Ответ: V ₁ = 100 л.

3.21. Диаметр цилиндра бензинового ДВС d = 76 мм, ход поршня h = 16 см. Определить V ₂ камеры сжатия, если начальная температура горючей смеси Т ₁ = = 400 К, конечная температура Т ₂ = 680 К. Показатель адиабаты g = 1,4.

Ответ: V ₂ = 0,263 л.

4.21. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изохор и двух изотерм с температурами Т ₁ = 250 К и Т ₂ = 500 К. Определить число степеней свободы i газа, используемого в качестве рабочего тела, если степень сжатия V ₁/ V ₂ = 4, а КПД цикла равен h = 0,325.

Ответ: i = 3.

ЭНТРОПИЯ

1.21. При одинаковых начальных и конечных температурах системы, в каком процессе: изохорическом или изобарическом, изменение энтропии системы будет больше?

2.21. Найдите изменение энтропии при превращении 1 кг льда в воду при температуре плавления. Удельная теплота плавления льда равна 3,35·10⁵ Дж/кг.

Ответ: 1,23 кДж/К.

3.21. Один киломоль идеального газа изобарически расширяется так, что при этом происходит увеличение энтропии на 5,75 кДж/К. Определите логарифм отношения термодинамических вероятностей конечного и начального состояний газа.

Ответ: 4,2·10²⁶.

4.21. Два моля идеального газа сначала изохорически охладили, а затем изобарически расширили так, что температура газа стала равной первоначальной. Найдите приращение энтропии газа, если его давление в этом процессе изменилось в 3,3 раза.

Ответ: 19,84 Дж/К.