- •Тема: Распределения Максвелла и Больцмана
- •1. Зависимость давления от высоты для изотермической атмосферы описывается барометрической формулой . Для этой зависимости справедливы следующие утверждения …
- •Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия
- •1. На рисунке схематически изображен цикл Карно в координатах : Уменьшение энтропии имеет место на участке …
- •2. На рисунке схематически изображен цикл Карно в координатах : Увеличение энтропии имеет место на участке …
- •6. При поступлении в неизолированную термодинамическую систему тепла в ходе обратимого процесса для приращения энтропии верным будет соотношение …
- •7. Максимальное значение кпд, которое может иметь тепловой двигатель с температурой нагревателя 327°с и температурой холодильника 27°с, составляет ____ %.
- •8. На рисунке изображен цикл Карно в координатах , где s – энтропия. Адиабатное расширение происходит на этапе …
- •Решение:
- •Тема: Средняя энергия молекул
- •2. Если не учитывать колебательные движения в молекуле углекислого газа, то средняя кинетическая энергия молекулы равна …
- •Решение:
- •8. Отношение средней кинетической энергии вращательного движения к средней энергии молекулы с жесткой связью . Это имеет место для …
- •9. При комнатной температуре коэффициент Пуассона , где и – молярные теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме соответственно, равен для …
- •Решение:
- •13. При комнатной температуре отношение молярных теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме равно для …
Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия
1. На рисунке схематически изображен цикл Карно в координатах : Уменьшение энтропии имеет место на участке …
|
|
|
3–4 |
|
|
|
1–2 |
|
|
|
2–3 |
|
|
|
4–1 |
Решение: Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат (изотермического расширения 1–2, адиабатного расширения 2–3, изотермического сжатия 3–4 и адиабатного сжатия 4–1). Энтропия определяется соотношением , где – количество теплоты, сообщаемое системе. В адиабатном процессе энтропия не изменяется, так как адиабатный процесс протекает без теплообмена с окружающей средой. Для изотермического процесса согласно первому началу термодинамики . При сжатии работа газа отрицательна. Следовательно, при изотермическом сжатии рабочее тело отдает теплоту. Поэтому при изотермическом сжатии , то есть уменьшение энтропии имеет место на участке 3–4.
2. На рисунке схематически изображен цикл Карно в координатах : Увеличение энтропии имеет место на участке …
|
|
|
1–2 |
|
|
|
2–3 |
|
|
|
3–4 |
|
|
|
4–1 |
Решение: Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат (изотермического расширения 1–2, адиабатного расширения 2–3, изотермического сжатия 3–4 и адиабатного сжатия 4–1). Энтропия определяется соотношением , где – количество теплоты, сообщаемое системе. В адиабатном процессе энтропия не изменяется, так как адиабатный процесс протекает без теплообмена с окружающей средой. Для изотермического процесса, согласно первому началу термодинамики, . При расширении работа газа положительна. Следовательно, изотермическое расширение происходит за счет теплоты, получаемой рабочим телом. Поэтому при изотермическом расширении , то есть увеличение энтропии имеет место на участке .
3. В процессе кристаллизации вещества энтропия неизолированной термодинамической системы …
|
|
|
убывает |
|
|
|
остается постоянной |
|
|
|
увеличивается |
|
|
|
может как увеличиваться, так и оставаться постоянной |
Решение: Отношение в обратимом процессе есть полный дифференциал функции состояния системы, называемой энтропией системы: . Образование кристаллической решетки при кристаллизации вещества приводит к уменьшению энтропии: .
4. Если КПД цикла Карно равен 60%, то температура нагревателя больше температуры холодильника в ______ раз(а).
|
|
|
2,5 |
|
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
|
|
1,7 |
Решение: КПД обратимого цикла Карно равен: , или ; следовательно, ; отсюда и
5. Если количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику, уменьшится в 2 раза, то коэффициент полезного действия тепловой машины …
|
|
|
увеличится на |
|
|
|
увеличится на |
|
|
|
уменьшится на |
|
|
|
уменьшится на |
Решение: Коэффициент полезного действия тепловой машины определяется по формуле , где – количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя; – количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику. При уменьшении в два раза коэффициент полезного действия . Найдем изменение . Коэффициент полезного действия тепловой машины увеличится на .