Второе начало термодинамики

1.2. Какой круговой процесс называется равновесным и обратимым?

2.2. Найти давление и объем в начале и конце адиабатического сжатия цикла Карно, если температуры холодильника и нагревателя равны Т ₂ = 300 К и Т ₁ = = 1000 К, давление в начальной точке Р ₄ = 0,1 МПа, показатель адиабаты g = = 1,4.

Ответ: Р ₁ = 6,7 МПа; V ₁ = 1,24 м³/кмоль; V ₄ = 25 м³/кмоль.

3.2. Определить мощность паровой машины, делающей 10 циклов в секунду, если объем цилиндра V ₂ = 10 л, объем V ₀ = 1 л, объем V ₁ = 9 л, давление пара в котле Р ₁ = 1,5 МПа, в холодильнике Р ₀ = 10⁵ Па. Показатель адиабаты g = 1,3.

Ответ: 125 кВт.

4.2. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изотерм с температурами Т ₁ = 546 К и Т ₂ = 273 К, и двух изобар (Р ₁ = 2 Р ₂). Найти КПД цикла, если рабочим веществом служит воздух.

Ответ: h = 0,142.

ЭНТРОПИЯ

1.2. Сколько независимых величин необходимо для характеристики микросостояния системы, состоящей из одной одноатомной молекулы (материальной точки)? Или из N одноатомных молекул?

2.2. В сосуде находится N молекул идеального газа. Разделите мысленно сосуд на две одинаковые половины А и В. Определите математическую вероятность того, что в половине А сосуда окажется N ₁ молекул. Решите задачу для случая N = 3, N ₁ = 1.

Ответ: 0,375.

3.2. При изотермическом расширении идеального газа, находящегося при температуре 17 ºС, была совершена работа 870 Дж. На сколько при этом увеличилась энтропия газа?

Ответ: 3 Дж/К.

4.2. Два баллона объемами 1 и 11 м³ соединяются трубкой с краном. В первом баллоне находится 1 кг воздуха при температуре 1 ºС, во втором – 36 кг воздуха при температуре 60 ºС. Найдите изменение энтропии системы после открывания крана и достижения равновесия, если система находится в термостате.

Ответ: 1,622 кДж/К.