Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах

Одноатомному идеальному газу в результате изобарического процесса подведено количество теплоты . На совершение газом работы расходуется часть теплоты , равная …

			0,4
			0,6
			0,7
			0,3

Решение:
Изменение внутренней энергии газа равно . Количество теплоты, переданное газу при изобарическом процессе, можно определить по формуле . Согласно I началу термодинамики, . Тогда где число степеней свободы молекулы, для одноатомного газа .

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
Одному молю двухатомного газа было передано 5155 Дж теплоты, при этом газ совершил работу, равную 1000 Дж, а его температура повысилась на ______ K.

Решение:
Согласно первому началу термодинамики Изменение внутренней энергии , с другой стороны –
Следовательно,

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
При адиабатическом расширении 2 молей одноатомного газа его температура понизилась с 300 К до 200 К, при этом газ совершил работу (в Дж), равную …

Решение:
При адиабатическом расширении работа газа находится по формуле:

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
При адиабатическом расширении 2 молями одноатомного газа совершена работа, равная 2493 Дж. При этом изменение температуры составило _____ K.

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
Один моль идеального одноатомного газа в ходе некоторого процесса получил теплоты. При этом его температура понизилась на . Работа (), совершенная газом, равна …

Решение:
Согласно первому началу термодинамики, , где – количество теплоты, полученное газом, – приращение его внутренней энергии, – работа, совершенная газом. Отсюда . Приращение внутренней энергии в данном случае , так как температура газа в ходе процесса понизилась. . Тогда работа, совершенная газом, равна

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
Идеальному одноатомному газу в изобарном процессе подведено количество теплоты . При этом на увеличение внутренней энергии газа расходуется ________% подводимого количества теплоты.

Решение:
Согласно первому началу термодинамики, , где – приращение внутренней энергии, – работа газа. Изменение внутренней энергии . Работа газа при изобарном процессе . Тогда . Доля количества теплоты, расходуемого на увеличение внутренней энергии, составит . Для одноатомного газа . Следовательно, .

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
При адиабатическом расширении 2 молями одноатомного газа совершена работа, равная 2493 Дж. При этом изменение температуры составило _____ K.

Решение:
При адиабатическом расширении работа газа находится по формуле: ; следовательно,

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
Идеальному газу сообщается одинаковое количество теплоты при изохорном (1), изобарном (2) и изотермическом (3) процессах. Для совершаемых газом работ справедливы соотношения …

Решение:
Согласно I началу термодинамики для различных изопроцессов имеем: . Следовательно, .

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
Идеальному трехатомному газу (с нелинейными молекулами) в изобарном процессе подведено количество теплоты . При этом на работу расширения расходуется ________% подводимого количества теплоты. (Считать связь атомов в молекуле жесткой.)

Решение:
Согласно первому началу термодинамики, , где – количество теплоты, полученное газом, – приращение его внутренней энергии, – работа, совершенная газом. Изменение внутренней энергии . Работа газа при изобарном процессе . Тогда . Доля количества теплоты, расходуемого на работу расширения, составит . Для трехатомного газа с жесткой связью атомов в молекуле . Следовательно, .

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
Диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа представлена на рисунке. Отношение работы при нагревании к работе газа за весь цикл по модулю равно …

Решение:
Работа газа за цикл в координатных осях численно равна площади фигуры, ограниченной диаграммой кругового процесса. Работа при нагревании газа численно равна площади под графиком процесса 1 – 2: Отношение работ, совершенных в этих процессах, равно: Модуль отношения:

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
На рисунке представлена диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа:

За цикл газ получает количество теплоты (в ), равное …

Решение:
Цикл состоит из изохорного нагревания (4–1), изобарного расширения (1–2), изохорного охлаждения (2–3) и изобарного сжатия (3–4). На первых двух этапах цикла газ получает теплоту. Согласно первому началу термодинамики, количество теплоты, получаемое газом, равно , где – изменение внутренней энергии, – работа газа. Тогда .

Таким образом, количество теплоты, получаемое газом за цикл, равно

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
В процессе, представленном на рисунке, работа идеального одноатомного газа (в кДж) при нагревании равна …

Решение:
Работа газа в координатных осях численно равна площади под графиком функции. Работа при нагревании совершается в процессе .

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
Работа идеального одноатомного газа (в кДж) в циклическом процессе, представленном на рисунке, равна …

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
При изотермическом расширении 1 моля газа его объем увеличился в раз (), работа газа составила 1662 Дж. Тогда температура равна _____ K.

Решение:
При изотермическом расширении работа газа находится по формуле: ; следовательно, температура газа равна:

Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
Одному молю двухатомного газа было передано 5155 Дж теплоты, при этом газ совершил работу, равную 1000 Дж, а его температура повысилась на ______ K.

Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия
При поступлении в неизолированную термодинамическую систему тепла в ходе обратимого процесса для приращения энтропии верным будет соотношение …

Решение:
Отношение в обратимом процессе есть полный дифференциал функции состояния системы, называемой энтропией системы: . В изолированных системах энтропия не может убывать при любых, происходящих в ней процессах: . Знак равенства относится к обратимым процессам, а знак «больше» – к необратимым процессам. Если в неизолированную систему поступает тепло и происходит необратимый процесс, то энтропия возрастает за счет не только полученного тепла, но и необратимости процесса: .

Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия
Процесс, изображенный на рисунке в координатах (T, S), где S – энтропия, является …

			адиабатным сжатием
			изохорным нагреванием
			изобарным расширением
			изотермическим расширением

Решение:
Адиабатные процессы происходят без теплообмена с окружающей средой, то есть система не получает тепла и не отдает его, Изменение энтропии определяется как , следовательно, при адиабатном процессе энтропия остается постоянной. При адиабатном сжатии над газом совершают работу внешние силы, внутренняя энергия увеличивается: , температура газа увеличивается. Следовательно, процесс является адиабатическим сжатием.

Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия
Процесс, изображенный на рисунке в координатах (T, S), где S – энтропия, является …

			адиабатным расширением
			изохорным охлаждением
			изобарным сжатием
			изотермическим сжатием

Решение:
Адиабатные процессы происходят без теплообмена с окружающей средой, то есть система не получает тепла и не отдает его, Изменение энтропии определяется как , следовательно, при адиабатном процессе энтропия остается постоянной. При адиабатном расширении газ совершает работу над внешними силами, внутренняя энергия уменьшается: , температура газа уменьшается. Следовательно, процесс является адиабатным расширением.

Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия
При адиабатическом сжатии идеального газа …

			температура возрастает, энтропия не изменяется
			температура возрастает, энтропия убывает
			температура и энтропия возрастают
			температура не изменяется, энтропия возрастает

Решение:
Адиабатные процессы происходят без теплообмена с окружающей средой, то есть система не получает тепла и не отдает его, Изменение энтропии определяется как , следовательно, при адиабатном процессе энтропия остается постоянной. При адиабатном сжатии над газом совершают работу внешние силы, внутренняя энергия увеличивается: , температура газа увеличивается.

Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия
В идеальной тепловой машине из каждого теплоты, получаемого от нагревателя, отдается холодильнику. Если температура холодильника 27°С, то температура нагревателя (в °С) равна …

Решение:
Коэффициент полезного действия тепловой машины определяется соотношением , где и – количество теплоты, полученное от нагревателя и отданное холодильнику соответственно. Для идеальной тепловой машины ( и – температура нагревателя и холодильника соответственно). Приравнивая правые части этих выражений, получаем . Отсюда .