Первое начало термодинамики

1.25. Какие процессы в термодинамических системах называют квазистатическими?

2.25. В вертикально расположенном цилиндре под легко подвижным поршнем площадью 245 см² находится 1 моль идеального газа при температуре 27 °С. На поршне лежит груз массой 12,5 кг. Атмосферное давление вне цилиндра 0,1 МПа. Газ нагревают до температуры, при которой его объем увеличивается в 3 раза. Найти совершенную газом работу, первоначальный объем газа и число атомов в молекуле газа, если известно, что к газу было подведено 8725 Дж теплоты.

Ответ: 2493 Дж; 2,1·10^-3 м³; 2.

3.23. Кислород (О₂), находящийся в стальном баллоне емкостью 100 л, при температуре 17 °С имеет давление 0,5 МПа. Какое количество теплоты нужно сообщить азоту, чтобы его давление возросло до 1,5 МПа?

Ответ: 250 кДж.

4.25. Один моль азота (N₂) находится под давлением 100 кПа. Газу сообщается некоторое количество теплоты. В результате при постоянном давлении объем газа увеличивается вдвое. Найти количество подведенной к газу теплоты.

Ответ: 350 Дж.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.22. В чем заключается тепловое загрязнение окружающей среды?

2.25. Найти коэффициент преобразования холодильника e, работающего по обратному циклу Карно, если при работе по прямому циклу его КПД равен h = 0,25.

Ответ: e = 3.

3.25. Определить температуру окружающей среды и количество отводимого из комнаты тепла, если температура в комнате 25 °С, работа холодильной установки с коэффициентом преобразования h = 10 равна 3 МДж в час.

Ответ: t ₁ = 55 °С; Q = 30 МДж в час.

4.25. Цикл тепловой машины состоит из изотермы при минимальной температуре, адиабаты и изобары. Определить показатель адиабаты g, если КПД цикла равен h = 0,235, а степень сжатия Р ₁/ Р ₂ = 8.

Ответ: g = 1,33.

ЭНТРОПИЯ

1.25. В замкнутой системе, не обменивающейся теплом с окружающей средой, объем разделен перегородкой на две части, в одной из которых весь газ, а в другой – вакуум.

Перегородку убрали. Что будет происходить с энтропией?

2.25. При нагревании тела массой 1 кг его температура возросла в 2 раза. Изменение энтропии в этом процессе составило 1,25 кДж/К. Найдите удельную теплоемкость тела.

Ответ: 1,8 кДж/(кг·К).

3.25. В сосуде объемом V находятся 4 молекулы идеального газа. Определите вероятность w того, что в одной половине сосуда будет одна молекула газа, а в другой – три.

Ответ: 0,25.

4.25. Определите изменение энтропии одноатомного идеального газа при политропическом сжатии в 5 раз, если в ходе всего процесса приращение внутренней энергии в 5 раз меньше работы сжатия, совершенной над газом.

Ответ: -16,0 Дж/К.