ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. 1.9.В каком случае состояние термодинамической системы называют стационарным?

1.9.В каком случае состояние термодинамической системы называют стационарным?

2.9.Азот (N₂) массой 2 г, имевший температуру 300 К, был адиабатно сжат так, что его объем уменьшился в 10 раз. Определить конечную температуру газа и работу сжатия.

Ответ: 750 К; 668 Дж.

3.9.Один моль водорода (Н₂), первоначально имевший температуру 0 °С, нагревается при постоянном давлении. Какое количество теплоты необходимо сообщить газу, чтобы его объем удвоился? Найти работу, совершенную газом при расширении.

Ответ: 3176 Дж; 2269 Дж.

4.9.Азот (N₂) находится в закрытом баллоне, объем которого 3 л. Температура азота 300 К, а давление 0,3 МПа. После нагревания давление в баллоне повысилось на 2,2 МПа. Найти температуру газа после нагревания, количество сообщенной ему теплоты и совершенную газом работу.

Ответ: 2500 К; 16,5 кДж; 0 Дж.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.7.Какие процессы называются компенсирующими?

2.9.Одноатомный идеальный газ совершает цикл Карно. Работа, совершаемая за цикл, равна 8 кДж, степень изотермического расширения равна двум. Найти работу, совершаемую газом, в процессе адиабатического сжатия.

Ответ: А = -17,44 кДж.

3.9. Определить часовой расход угля с теплотой сгорания q = 30 МДж/кг при работе паровой машины с КПД h = 15 %, объемом цилиндра V₂ = 2 л, объемом изобарного расширения V₁ = 1 л, давлением в котле Р₁ = 2 МПа, делающей 300 циклов в минуту. Объемом V₀ пренебречь. Показатель адиабаты g = 1,3.

Ответ: m = 12,28 кг.

4.9. Найти число степеней свободы газа, используемого в качестве рабочего тела в тепловой машине, работающей по циклу, состоящему из двух изохор и двух адиабат, если степень сжатия газа V₁/V₂ = 6, а КПД цикла h = 0,3.

Ответ: i = 6.

ЭНТРОПИЯ

1.9. С какой точностью определяется энтропия в классической физике?

2.9.Идеальный газ, имеющий температуру 27 ºС, подвергается изотермическому расширению. Изменение энтропии при этом равно 2 Дж/К. Какое количество теплоты было передано газу?

Ответ: 600 Дж.

3.9. Два тела с начальными температурами Т₁ и Т₂, причем Т₁ > Т₂, приведены в соприкосновение. Процесс выравнивания температур проходит без теплообмена с окружающей средой. Как изменится суммарная энтропия этих тел?

Ответ: Увеличится.

4.9. Адиабатически изолированный сосуд разделен перегородкой на две равные части, одна из которых пуста, а в другой находится 1 моль двухатомного идеального газа при температуре 100 К. После удаления перегородки газ изотермически сжимают до начального объема. Определите изменение энтропии газа.

Ответ: 5,76 Дж/К.

РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ

А. Реальные газы

1.9.Выведите формулу для расчета избыточного внутреннего давления.

2.9. Найти величину дифференциального эффекта Джоуля – Том­сона для кислорода при температуре 290 К.

Ответ: DТ/DР = -0,032.

3.9. Найти, во сколько раз температура 1 киломоля азота превы­шает его критическую температуру, если он находится при дав­лении 6,08×10⁷ Па и занимает объем 55 дм³.

Ответ: в 1,9 раз.

Б. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Явления ка­пиллярности и смачивания. Испарение и кипение жидкостей

1.9.В чем состоит отличие свободной энергии от потенциаль­ной?

2.9. Найти максимальное значение диаметра стальной иглы, которая, будучи загрязнена мас­лом, может плавать в горизон­тальном положении на поверх­ности воды. Глубина погружения иглы равна радиусу иглы. Радиус иглы равен 0,025 ее длины l. Указание: f_z = 2s(d + l).

Ответ: 1,7 мм.

3.9. Найти скрытую теплоту образования q 1 м² мыльной пленки, если t = 5 °C.

Ответ: 0,02 Дж/м².

Вариант № 10.

ДАВЛЕНИЕ ГАЗА. ТЕМПЕРАТУРА И СРЕДНЯЯ ЭНЕРГИЯ

ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ.

УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

1.10. Перечислите макроскопические и микроскопические параметры, описывающие состояния вещества.

2.10.Давление в рентгеновской трубке при 15 °С равно 1,2 МПа. Каково будет давление в работающей трубке при 80 °С и 150 °С?

Ответ: 1,47×10^-3 Па; 1,76×10^-3 Па.

3.10.Найти энергию теплового движения молекул метана СН₄, находящихся в баллоне объемом 5 л при давлении 4,9 КПа. Какую часть этой энергии составляет энергия вращательного движения? Колебательное движение «заморожено».

Ответ: 7,4 Дж; 3/7.

4.10.Определить температуру горючей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания в конце такта сжатия, если давление до сжатия 76 кПа, в конце сжатия 851 кПа, начальная температура до сжатия 315 К, степень сжатия, т.е. отношение объемов, занимаемых газом в цилиндре двигателя при крайних положениях поршня, равна 6,3.

Ответ: 560 К.