Первое начало термодинамики

1.24. Зависит ли работа при квазистатическом процессе перехода системы из одного состояния в другое только от начального и конечного состояний системы, или она зависит и от пути перехода от одного состояния к другому?

2.24. При изобарном нагревании 800 молей идеального газа на 227 °С ему было сообщено 5,3 МДж теплоты. Определите совершенную газом работу и приращение его внутренней энергии.

Ответ: 1,5; 3,8 МДж.

3.24. В дизельном двигателе атмосферный воздух объемом 10 л подвергается 12-кратному сжатию. Считая процесс сжатия адиабатным, найти конечное давление, температуру и работу сжатия, если начальное давление и температура были равны 0,1 МПа и 10 °С.

Ответ: 3,24 МПа; 764 К; 4300 Дж.

4.24. В стальном баллоне емкостью 2 л при температуре 20 °С находится гелий. Давление газа в баллоне 100 кПа. Найти увеличение внутренней энергии газа при нагревании его до 120 °С.

Ответ: 102 Дж.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.21. Сформулируйте второе начало термодинамики на основе микроскопических представлений о структуре вещества.

2.24. Дом отапливается тепловым насосом, работающим по обратному циклу Карно. Температура в доме t = 20 °С, окружающего воздуха t = -20 °С. Во сколько раз количество теплоты, получаемой домом от сгорания угля в печке, меньше количества теплоты, переданной тепловым насосом с паровой машиной с КПД h = 0,27, потребляющей ту же массу угля?

Ответ: 2 раза.

3.24. Определить работу, совершаемую холодильной установкой, работающей по обратному циклу Карно, если из комнаты с температурой Т ₂ = 300 К отводится 10 МДж энергии в час в окружающую среду, температура которой Т ₁ = = 330 К.

Ответ: А = 1 МДж в час.

4.24. Цикл тепловой машины состоит из изотермы, адиабаты и изобары. Изотермический процесс происходит при минимальной температуре цикла. Определить степень сжатия Р ₁/ Р ₂ двухатомного газа, являющегося рабочим веществом цикла, если КПД цикла равен h = 0,3.

Ответ: Р ₁/ Р ₂ = 10.

ЭНТРОПИЯ

1.24. В каком состоянии должна находиться система, чтобы энтропия этой системы оставалась неизменной?

2.24. Камень массой 2,2 кг падает с высоты 13,6 м на Землю. Температура окружающей среды 20 ºС. Определите изменение энтропии, вызванное этим процессом в системе «камень – Земля».

Ответ: 1 Дж/К.

3.24. В сосуде объемом V находятся 4 молекулы идеального газа. Определите вероятность w того, что все молекулы соберутся только в половине этого сосуда.

Ответ: 0,0625.

4.24. Кислород и водород, имеющие одинаковые массы и занимающие одинаковые объемы V, изотермически сжимают до объема V /2. Для какого газа приращение энтропии будет больше и во сколько раз?

Ответ: Для водорода, в 16 раз.