3.5. Задачи для самостоятельного решения

50. Масса m = 10 г кислорода находится при давлении р = 0,3 МПа и температуре

t = 10⁰С. После нагревания при р = const газ занял объем V₂ = 10 л. Найти количество теплоты Q, полученное газом, и энергию теплового движения молекул газа W до и после нагревания.

50. Масса m = 12 г азота находится в закрытом сосуде объемом V = 2 л при

температуре t = 10⁰С. После нагревания давление в сосуде стало равным р = 1,33 МПа. Какое количество теплоты Q сообщено газу при нагревании?

3.52. В закрытом сосуде объемом V = 10 л находится воздух при давлении р = 0,1 МПа. Какое количество теплоты Q надо сообщить воздуху, чтобы повысить давление в сосуде в 5 раз?

3.53. Какое количество теплоты Q надо сообщить массе m = 12 г кислорода, чтобы нагреть его на = 50⁰С при р = const?

3.54. В закрытом сосуде объемом V = 2 л находится азот, плотность которого . Какое количество теплоты Q надо сообщить азоту, чтобы нагреть его на ?

3.55. Количество = 2 кмоль углекислого газа нагревается при постоянном давлении на Т = 50 К. Найти изменение внутренней энергии газа, работу А расширения газа и количество теплоты Q, сообщенное газу.

3.56. Гелий, находящийся при нормальных условиях, изотермически расширяется от объема V₁= 1 л до V₂ = 2 л. Найти работу А, совершенную газом при расширении, и количество теплоты Q, сообщенное газу.

3.57. Количество = 1 кмоль азота, находящегося при нормальных условиях, расширяется адиабатически от объема V₁ до V₂ = 5 V₁ . Найти изменение внутренней энергии газа и работу А, совершенную газом при расширении.

3.58. Двухатомному газу сообщено количество теплоты Q = 2,093 кДж. Газ расширяется при р = const. Найти работу А расширения газа.

3.59. При изобарическом расширении двухатомного газа была совершена работа А = 156,8 Дж. Какое количество теплоты Q было сообщено газу?

Литература.

1. И.В. Савельев. Курс общей физики. §93-§97, §105. – М., Наука, 1973г.

2. М.А. Пак. Курс лекций по физике. Том 1. Классическая физика.

стр. 121. Алматы, 2000г.

3. В.С. Волкенштейн. Сборник задач по общему курсу физики. – М., Наука, 1986г.

4. Чертов А.Г., Воробьев Задачник по физике. – М., Высшая школа, 1981г.

Практическое занятие № 9

4. Второй закон термодинамики. Энтропия.

4.1. Основные формулы

Коэффициент полезного действия (к.п.д) тепловой машины

Q₁ - количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя, Q₂ - количество теплоты, отданное холодильнику.

Для идеального цикла Карно

где Т₁ и Т₂ – термодинамическая температура нагревателя и холодильника.

Неравентсво Клаузиуса

Разность энтропий S_B – S_A двух состояний В и А определяется формулой

S_B – S_A

Постоянная Больцмана является коэффициентом пропорциональности между энтропией и логарифмом термодинамической вероятности:

S = klnW,

Где: k – постоянная Больцмана, W – термодинамическая вероятность.

4.2. Вопросы для повторения.

4.2.0. В чем состоит второй закон термодинамики? Чем он дополняет первое начало термодинамики?

1. Что называют тепловой машиной.

2. Чему равен к.п.д. тепловой машины?

3. Чему равен к.п.д. идеальной тепловой машины Карно?

4. Что является рабочим телом в идеальной тепловой машине Карно.

5. Запишите формулу КПД прямого цикла Карно.

6. В чем различие между обратимыми и необратимыми процессами? Почему все реальные процессы необратимы.

7. Что такое энтропия? Что называется приведенной теплотой?

8. Сформулируйте и запишите неравенство Клаузиуса.

4.2.9.Чему равно изменение энтропии для обратимого цикла Карно.