Первое начало термодинамики

1.18. Что называют механическим эквивалентом теплоты и чему он равен в системе СИ?

2.18. Гелий массой 1 г нагрет на 100 К при постоянном давлении. Определить количество подведенной к газу теплоты, работу, совершенную газом при расширении, увеличение внутренней энергии газа.

Ответ: 520 Дж; 208 Дж; 312 Дж.

3.18. Кислород (О₂) массой 10 г, имевший начальную температуру минус 3 °С, нагревается при постоянном давлении 0,1 МПа. После нагревания объем газа стал 10 л. Определить количество полученной газом теплоты и увеличение внутренней энергии газа после нагревания.

Ответ: 1050 Дж; 750 Дж.

4.18. Идеальный двухатомный газ находится в цилиндре с невесомым легко подвижным поршнем. Атмосферное давление вне цилиндра 10⁵ Па. Газу сообщили 700 Дж теплоты. Во сколько раз при этом увеличился занимаемый газом объем.

Ответ: 2.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.15. Почему КПД цикла Карно является максимальным?

2.18. При проведении цикла Карно один моль воздуха с температурой Т ₁ = = 273 К увеличился в объеме в 4 раза. Определить температуру Т ₂, если в изотермическом процессе газ получил Q ₁ = 5670 Дж теплоты.

Ответ: Т ₂ = 425 К.

3.18. Мощность бензинового ДВС 40 кВт, объем цилиндра V ₁ = 4 л, степень сжатия b = 6, атмосферное давление Р ₀ = 10⁵ Па, показатель адиабаты g = = 1,4. Найти число циклов, которые делает двигатель за 1 с.

Ответ: n = 25 циклов.

4.18. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изобар и двух адиабат. Определить показатель адиабаты, если КПД цикла h = 0,566, а степень сжатия газа Р ₁/ Р ₂ = 8.

Ответ: g = 1,67.

ЭНТРОПИЯ

1.18. В каком состоянии замкнутой системы энтропия этой системы будет максимальной?

2.18. Найдите приращение энтропии одного моля углекислого газа при увеличении его температуры в два раза, если процесс нагревания изобарический. Газ считать идеальным.

Ответ: 23,04 Дж/К.

3.18. Кусок льда массой 200 г, взятый при температуре -10 ºС, был расплавлен, после чего образовавшаяся вода нагрета до температуры 10 ºС. Теплоемкость льда равна 1,8 кДж/(кг·К), а удельная теплота плавления – 335 кДж/кг. Теплоемкость воды – 4,2 кДж/(кг·К). Найдите изменение энтропии в ходе указанных процессов.

Ответ: 291 Дж/К.

4.18. Два цилиндра, заполненные одинаковым двухатомным газом, сообщаются с помощью трубки. В цилиндрах поддерживается постоянное давление, равное 1 атм. Начальные значения объемов и температур газа равны: 1 л и 11 л, 100 К и 450 К. После соединения цилиндров происходит выравнивание температур. Найдите изменение энтропии.

Ответ: 4,30 Дж/К.