Раздел 2.3 Первое начало термодинамики.

2.3.1 Найти количество теплоты, работу и изменение внутренней энергии при адиабатном расширении воздуха, если его объем увеличился в 10 раз. Начальная температура 15˚С, масса m = 0,28 кг. Построить диаграмму процесса в координатах p-V. (Q = 0 Дж; A = 34,77 кДж; U = - 34,77 кДж)

2.3.2 Кислород при неизменном давлении 80 кПа нагревается. Его объем увеличивается от 1 м³ до 3 м³. Определить изменение внутренней энергии, работу, а также теплоту, сообщенную газу. Построить график процесса в координатах p-V. (DU = 400 кДж; A = 160 кДж; Q = 560 кДж)

2.3.3 Азот массой 5 кг был изобарно нагрет на 150 К. Найти количество теплоты, сообщенное газу, изменение внутренней энергии, совершенную газом работу. Построить график процесса в координатах p-V. (Q = 773 кПа; DU = 550 кПа; A = 223 кПа)

2.3.4 Объем водорода при изотермическом расширении (Т = 300 К) увеличился в 3 раза. Определить изменение внутренней энергии, работу, совершенную газом и полученное им количество теплоты. Масса водорода равна 200 г. Построить график процесса в координатах p-V. (DU = 0 Дж; A = 274 кДж; Q = 274 кДж)

2.3.5 Водород массой 40 г, имевший темпеpатуpу 300 К, адиабатно расширяется, увеличив объем в 3 раза. Определить полную работу, совершенную газом, количество теплоты и изменение внутренней энергии газа. Построить график процесса в координатах p-V. (A = 44,33 кДж; Q = 0 Дж; DU = - 44,33 кДж)

2.3.6 Определить количество теплоты, поглощаемой водородом массой 0,2 кг при нагревании его от 0˚С до 100˚С при постоянном давлении. Найти также изменение внутренней энергии газа и совершаемую им работу. Построить график процесса в координатах p-V. (Q = 291 кДж; DU = 208 кДж; A = 83 кДж)

2.3.7 Во сколько раз увеличится объем водорода, содержащий количество вещества 0,4 моль, при изотермическом расширении, если при этом газ получил 800 Дж теплоты? Т = 300 К. Найти также работу и изменение внутренней энергии газа. Построить график процесса в координатах p-V. (В 2,23 раза; A = 800 Дж; DU = 0 Дж)

2.3.8 Кислород массой 160 г нагревают при постоянном давлении от 320 до 340 К. Определить количество теплоты, поглощенное газом, изменение внутренней энергии и работу расширения газа. Построить график процесса в координатах p-V. (Q = 2900 Дж; DU = 2080 Дж; A = 840 Дж)

2.3.9 Определить количество теплоты, которое надо сообщить кислороду объемом 50 л при его изохорном нагревании, чтобы давление газа повысилось на 0,5 МПа. Найти также работу и изменение внутренней энергии газа. Построить график процесса в координатах p-V. (Q = 62 кДж; A = 0 Дж; DU = 62 кДж)

2.3.10 При изотермическом расширении азота при температуре 280 К его объем увеличился в два раза. Определить: 1) совершенную при расширении газа работу, 2) изменение его внутренней энергии, 3) количество теплоты, полученное газом. Построить график процесса в координатах p-V. Масса азота 0,2 кг. (A = 11,5 кДж; DU = 0 Дж; Q = 11,5 кДж)

2.3.11 Какое количество теплоты требуется для того, чтобы воздух массой 5 г от температуры 17˚С нагреть при постоянном давлении настолько, чтобы его объем увеличился в два раза? Найти также работу и изменение внутренней энергии газа. Построить график процесса в координатах p-V. (Q = 1454 Дж; A = 415 Дж; DU = 1039 Дж)

2.3.12 1,43 кг воздуха занимают при 0⁰С объем 0,5 м³. Воздуху сообщили некоторое количество теплоты, и он изобарно расширился до объема 0,55 м³. Найти совершенную при расширении работу, количество поглощенной теплоты и изменение внутренней энергии газа. Построить график процесса в координатах p-V. (A = 11,2 кДж, Q = 39,2 кДж, DU = 28,0 кДж)

2.3.13 Азот, находящийся при нормальных условиях, расширяется адиабатически, увеличивая свой объем в 5 раз. Количество вещества азота 10 молей. Найти изменение внутренней энергии газа и совершенную им работу, теплоту, сообщенную газу, и построить график процесса в координатах p-V. (DU = -34,1 кДж; A = 34,1 кДж; Q = 0 Дж)

2.3.14 В теплоизолированном цилиндре с поршнем находится 0,2 кг азота при темпеpатуpе 293 К. Азот, расширяясь, совершает работу 4470 Дж. Найти изменение внутренней энергии азота и его темпеpатуpу после расширения. Построить график процесса в координатах p-V. (DU = -4470 Дж; T₂ = 263 К)

2.3.15 Какая работа А совершается при изотермическом расширении водорода массой m = 5 г, взятого при темпеpатуpе Т = 290 К, если объем газа увеличивается в три раза? Найти также сообщенное газу количество теплоты и изменение внутренней энергии газа. Построить график процесса в координатах p-V. (A = 6841 Дж; Q = 6841 Дж; DU = 0 Дж)

2.3.16 Азот массой 2 кг охлаждают при постоянном давлении от 400 до 300 К. Определить изменение внутренней энергии, работу газа и количество теплоты. Построить график процесса в координатах p-V. (DU = -148 кДж; А = -59 кДж; Q = -207 кДж)

2.3.17 Гелий занимает объем V = 1 м³ при давлении p₁ = 0,1 МПа. Его нагрели при постоянном объеме до давления p₂ = 0,5 МПа. Определить изменение внутренней энергии ΔU газа, работу A, совершенную им, и количество теплоты Q, сообщенное газу. (DU = 0,6 МДж, А = 0, Q = 0,6 МДж)

2.3.18 Кислород массой m = 10 г находится под давлением p = 300 кПа и при температуре t₁ = 10⁰C. После нагревания при постоянном давлении газ занял объем V₂ = 10 л. Найти количество теплоты Q, полученное газом, приращение внутренней энергии ΔU и работу A, совершенную газом. Построить график процесса в координатах p-V. (Q = 7,9 кДж, DU = 5,7 кДж, А = 2,2 кДж)

2.3.19 Кислород массой m = 50 г, имевший температуру T =300 К, адиабатно расширился, увеличив объем в три раза. Найти работу A, изменение внутренней энергии ΔU и количество теплоты Q процесса. Построить график процесса в координатах p-V. (А = 5 кДж, DU = -5 кДж, Q = 0)

2.3.20 Какая работа A совершается при изотермическом расширении водорода массой m = 10 г , взятого при температуре T = 300 К, если объем газа увеличивается в 2,72 раза? Определить изменение внутренней энергии ΔU и количество теплоты Q процесса. Построить график процесса в координатах p-V. (А = 779 Дж, DU = 0, Q = 779 Дж)

2.3.21 В цилиндре под поршнем находится водород, который имеет массу 0,02 кг и начальную температуру 27⁰С. Водород расширяется адиабатически, увеличив свой объем в 5 раз. Найти температуру в конце адиабатического расширения, работу A, изменение внутренней энергии ΔU и количество теплоты Q процесса. Построить график процесса в координатах p-V. (Т₂ = 157 К; А = 29,7 кДж; DU = -29,7 кДж; Q = 0 Дж)

2.3.22 Аргон при постоянном давлении 0,8 атм изменил объем с 1 до 2 л. Найти работу A, изменение внутренней энергии ΔU и количество теплоты Q процесса. Построить график процесса в координатах p-V. (А = 80 Дж; DU = 120 Дж; Q = 200 Дж)

2.3.23 Аргон, имевший начальное давление 0,8 атм адиабатически изменил объем с 1 до 2 л. Найти работу A, изменение внутренней энергии ΔU и количество теплоты Q процесса. Построить график процесса в координатах p-V. (А = 85,8 Дж; DU = -85,8 Дж; Q = 0 Дж)

2.3.24 При изотермическом расширении водорода массой 1 г при температуре 7⁰С объем газа увеличился в три раза. Определить работу расширения, изменение внутренней энергии и количество теплоты, полученной газом. Построить график процесса в координатах p-V. (А = 1,28 кДж, DU = 0, Q = 1,28 кДж)

2.3.25 Пары ртути массой 200 г нагреваются при постоянном давлении. При этом температура возросла на 100 К. Определить увеличение внутренней энергии паров, работу расширения и количество теплоты, полученной ртутью. Молекулы паров ртути одноатомные. Построить график процесса в координатах p-V. (DU = 1,24 кДж, А = 0,83 кДж, Q = 2,07 кДж)