1. Приведите примеры интенсивных и экстенсивных свойств; свойств (функций) состояния и свойств (функционалов) процесса.

2. Покажите математические следствия, применимые к анализу изменений свойств состояния термодинамической системы. На примере 1 моля идеального газа покажите, что объем (температура) является свойством состояния, а теплота – нет.

3. Запишите аналитическое выражение для закона сохранения энергии на примере изолированной и открытой систем.

4. На примере простейшей системы (n молей идеального газа в цилиндре с поршнем) показать, что работа и теплота не являются свойствами состояния.

5. На примере простейшей системы определите работу и теплоту в различных процессах (изотермическом, изохорическом, изобарическом и адиабатическом).

6. Выведите уравнение адиабаты для одного моля идеального газа. Докажите, что при изотермическом и адиабатическом переходе идеального газа кривые изотерма и адиабата пересекаются лишь в одной точке.

7. Имеем два цилиндра с поршнем, снабженные манометром и термометром. Известно, что в одном из них находится одноатомный, а в другом – двух атомный газ. Как экспериментально установить атомарность газов?

8. При температуре 300 K идеальный газ изотермически и обратимо расширяется от 10^-2 до 10^-1 м³. Теплота этого процесса составляет 17,23 кДж. Поглощается или выделяется теплота газом? Сколько молей газа участвует в процессе?

9. Цикл Майера состоит из последовательности следующих переходов (процессов): изохорический нагрев, изотермическое расширение и изобарическое сжатие. Постройте этот цикл в координатах Р-V, Р-Т и V-T. Рассчитайте работу данного цикла.

10. Цикл Карно состоит из двух адиабатных и двух изотермических переходов. Постройте этот цикл в координатах Р-V, Р-Т и V-T. Рассчитайте работу данного цикла.

11. Цикл Стирлинга состоит из двух изотермических и двух изохорных переходов. Постройте этот цикл в координатах Р-V, Р-Т и V-T. Рассчитайте работу данного цикла.

12. Цикл Отто состоит из последовательности следующих переходов (процессов): адиабатическое сжатие, изохорический нагрев, адиабатическое расширение, изохорическое охлаждение. Постройте этот цикл в координатах Р-V, Р-Т и V-T. Рассчитайте работу данного цикла.

13. Цикл Джоуля состоит из последовательности следующих переходов (процессов): адиабатическое сжатие, изобарическое расширение, адиабатическое расширение, изобарическое сжатие. Постройте этот цикл в координатах Р-V, Р-Т и V-T. Рассчитайте работу данного цикла.

14. Цикл Дизеля состоит из последовательности следующих переходов (процессов): адиабатическое сжатие, изобарическое расширение, адиабатическое расширение, изохорическое охлаждение. Постройте этот цикл в координатах Р-V, Р-Т и V-T. Рассчитайте работу данного цикла.

15. Определите физический смысл калорических коэффициентов , , .

16. Определите физический смысл калорических коэффициентов С_Р , h_T, , h_T,P .

17. Докажите, что калорический коэффициент

18. Докажите, что калорический коэффициент

19. Докажите, что калорические коэффициенты С_Р и связаны соотношением

20. Покажите связь между термическими коэффициентами, где -коэффициент термического расширения тела; - изохорный коэффициент изменения давления; - коэффициент изотермического сжатия.

21. Для 1 моля этанола (=0.79 г/см³ при 273 K и 1 атм) в интервале температур 273-323 К и давлений 1-1000 атм коэффициент термического расширения определяется соотношением , а коэффициент сжатия равен . Найдите уравнение состояния этанола, если известно, что a=1.11*10^-3 K^-1, b=1.3*10^-4 атм^-1, c=7.22*10^-5 атм^-1, и d=2*10^-3 K^-1.

22. С помощью уравнения состояния жидкого этанола, полученного в предыдущей задаче, определите, насколько следует повысить температуру 1 моля этанола от начального значения (273 K) при неизменном объеме, V₀=V₂₇₃, чтобы его давление увеличилось от 1 до 100 атм.

23. С помощью уравнения состояния жидкого этанола, полученного в задаче 21, определите изменение объема 1 моля этанола при его нагреве от 273 до 323 K при давлении 1 атм.

24. С помощью уравнения состояния жидкого этанола, полученного в задаче 21, определите изменение объема 1 моля этанола при его сжатии от 1 до 1000 атм при 273 K.

25. Для фреона коэффициент Джоуля –Томпсона K_ДТ=1,2 К/атм. Какой перепад давления между компрессором и холодильной камерой (куда поступает фреон) нужно достичь, чтобы температура жидкости понизилась на 18 градусов?

26. Дайте строгое термодинамическое обоснование правила Гесса. Могут ли тепловые эффекты одной и той же реакции, проведенной при постоянном давлении и при постоянном объеме отличаться. При утвердительном (или отрицательном) ответах привести конкретные примеры.

27. Сжигание 1 моля угарного газа в кислороде проводят при 298 K в условиях V=Const и P=Const. Рассчитайте разницу между тепловыми эффектами Q_V и Q_P. Изменится ли эта разница (если да, то насколько) при повышении температуры до 400 К.

28. Сжигание 1 моля метана в кислороде проводят при 298 в условиях V=Const и P=Const. Рассчитайте разницу между тепловыми эффектами Q_V и Q_P. Изменится ли эта разница (если да то насколько) при повышении температуры до 400 К.

29. Для некоторой реакционной системы температурные зависимости суммарных теплоемкостей исходных веществ и продуктов реакции показаны на рис.1. Представьте графически в координатах  температурную зависимость теплового эффекта данной реакции.

30. Для каких систем, в которых протекают химические реакции, повышение температуры приводит к увеличению теплового эффекта? Покажите в каких случаях тепловой эффект реакции не будет зависеть от температуры.

Коллоквиум 2.

Второй закон термодинамики.

Вопросы к коллоквиуму.

1. Вводные концепции и предпосылки принципа рассеивания энергии. Самопроизвольный и не самопроизвольный процесс. Формулировки второго начала термодинамики. Цикл Карно. Понятие энтропии по Р. Клаузиусу. Аналитическое выражение второго закона термодинамики. Приведенная теплота, некомпенсированная теплота. Изменение энтропии систем, в которых протекают необратимые процессы.

2. Объединенное выражение первого и второго начала термодинамики. Основные соотношения термодинамики в дифференциальном виде для и . Связи энтропии с термическими и калорическими коэффициентами.

3. Изменения энтропии в простейших процессах (примеры для системы содержащей n молей идеального газа): изохорический, изобарический, изотермический, адиабатический. Энтропия изотермического смешения двух газов.

4. Изменение энтропии индивидуальных веществ при нагревании. Энтропия фазовых переходов. Тепловая теорема Нернста. Постулат М. Планка. Абсолютное значение энтропии. Стандартная энтропия вещества. Вычисление абсолютных значений стандартной энтропии для веществ в различных агрегатных состояниях на основе экспериментальных данных. Изменение энтропии в химических реакциях. Зависимость изменения энтропии в химических реакциях от температуры.

5. Статистический характер энтропии. Макроскопические и микроскопические состояния системы. Термодинамическая вероятность. Связь энтропии и термодинамической вероятности по Л. Больцману.

Вопросы для самоконтроля.