Trasează grafice de proces
Reprezentați grafice ale procesului care are loc cu un gaz ideal în coordonatele p, T și V, T. Masa gazului este constantă.
Reprezentați grafice ale procesului care are loc cu un gaz ideal în coordonatele p, T și p, V. Masa gazului este constantă.
Reprezentați grafice ale procesului care are loc cu un gaz ideal în coordonatele V, T și p, V. Masa gazului este constantă.
Trasează grafice de proces
Reprezentați grafice ale procesului care are loc cu un gaz ideal în coordonatele p, V și p, T. Masa gazului este constantă.
Trasează grafice de proces
Reprezentați grafice ale procesului care are loc cu un gaz ideal în coordonatele p, T și V, T. Masa gazului este constantă.
Reprezentați grafice ale procesului care are loc cu un gaz ideal în coordonatele p, V și T, V. Masa gazului este constantă.
Reprezentați grafice ale procesului care are loc cu un gaz ideal în coordonatele p, T și V, T. Masa gazului este constantă.
Determinați temperatura unui gaz ideal în starea 2 dacă stările 2 și 4 se află pe aceeași izotermă. Sunt cunoscute temperaturile T1 și T3 în stările 1 și 3.
[µ §]
Un gaz ideal a fost transferat succesiv din starea 1 cu temperatura T1 în starea 2 cu temperatura T2, apoi în starea 3 cu temperatura T3 și a revenit la starea 1. Aflați temperatura T3 dacă procesele de schimbare a stării au avut loc așa cum se arată în figură, iar T1 și T2 sunt cunoscute.
Un mol dintr-un gaz ideal participă la procesul termic 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 4 ЁC 1, prezentat în coordonatele p-V. Continuările segmentelor drepte 1 ЁC 2 și 3 ЁC 4 trec prin originea coordonatelor, iar curbele 1 ЁC 4 și 2 ЁC 3 sunt izoterme. Ilustrați acest proces în coordonatele V-Tși găsiți volumul lui V3 dacă se cunosc volumele lui V1 și V2 = V4.
[µ §]
Un mol dintr-un gaz ideal este transferat din starea 1 în starea 2. Determinați temperatura maximă Tmax a gazului în timpul acestui proces.
20 g de heliu, închise într-un cilindru sub piston, sunt transferate infinit lent dintr-o stare cu un volum de 32 litri și o presiune de 4 105 Pa într-o stare cu un volum de 9 litri și o presiune de 15,5 105 Pa. Care este cea mai mare temperatură pe care o atinge gazul în timpul acestui proces, dacă dependența presiunii gazului de volumul procesului este reprezentată ca o linie dreaptă pe grafic?
[µ §]
Schimbarea stării unui gaz ideal de masă constantă este prezentată în figură. La punctul 1 temperatura gazului este T0. Determinați temperatura gazului în punctele 2, 3, 4.
[T2=3T0; T3=6T0; Т4=2Т0]
Pe diagrama p-V prezintă un grafic al procesului de expansiune a gazului în care gazul trece din starea 1 cu presiunea p0 și volumul V0 în starea 2 cu presiunea p0/2 și volumul 2V0. desenați graficul de proces corespunzător pe diagramele p-T și V-T.
2. Fundamentele termodinamicii
a) energia internă a unui gaz monoatomic
µ § U ЁC energie internă (J)
B) lucrul în termodinamică
µ § A ЁC lucru (J)
µ § µ § - modificarea volumului
µ § - schimbarea temperaturii
B) prima lege a termodinamicii
µ § ДU ЁC modificarea energiei interne
µ § Q ЁC cantitate de căldură
µ § - lucrul forțelor externe asupra gazului
µ § - lucrul cu gaz împotriva forțelor externe
D) Eficiența motorului termic
µ § ЁC factor de eficiență (eficiență)
O lucrare C făcută de motor
Q1 ЁC cantitate de căldură primită de la încălzitor
µ § Q2 ЁC cantitate de căldură transferată la frigider
µ § T1 ЁC temperatura încălzitorului
T2 ЁC temperatura frigiderului
d) cantitatea de căldură
µ § Q ЁC cantitate de căldură (J)
µ § Ecuația echilibrului termic
Q1 ЁC cantitate de căldură degajată de un corp mai fierbinte;
Q2 ЁC cantitatea de căldură primită de corpul mai rece.
Ce volum ocupă un gaz ideal monoatomic dacă este normal presiunea atmosferică energia sa internă este egală cu 600 J?
Aflați concentrația moleculelor de gaz ideal într-un vas de 2 litri la o temperatură de 27 °C dacă energia sa internă este de 300 J.
Ce masă de hidrogen se află sub piston într-un vas cilindric dacă, atunci când este încălzit de la 250 la 680 K la presiune constantă pe piston, gazul a efectuat un lucru egal cu 400 J?
În timpul răcirii izocorice, energia internă a scăzut cu 350 J. Câtă muncă a făcut gazul? Câtă căldură a fost transferată de gaz către corpurile din jur?
Ce lucru a fost realizat de un gaz ideal monoatomic și cum s-a schimbat energia sa internă atunci când gazul a fost încălzit izobar într-o cantitate de 2 moli cu 50 K? Câtă căldură a primit gazul în timpul procesului de schimb de căldură?
Cu răcirea izobară cu 100 K, energia internă a unui gaz ideal monoatomic a scăzut cu 1662 kJ. Ce muncă a făcut gazul și câtă căldură a fost transferată către corpurile din jur?
[-1108 kJ; -2770 J]
În timpul comprimării adiabatice a gazului, s-au efectuat 200 J de lucru Cum și în ce măsură s-a schimbat energia internă a gazului?
În timpul unui proces adiabatic, munca efectuată de gaz a fost de 150 J. Cum și cât de mult sa schimbat energia sa internă?
[-150 J]
Ce lucru va face oxigenul care cântărește 320 g când este încălzit la încălzire izobară de 10 K?
Calculați creșterea energiei interne a hidrogenului cu greutatea de 2 kg când temperatura acestuia crește cu 10 K: 1) izocor; 2) izobar.
Volumul de oxigen care cântărește 160 g, a cărui temperatură este de 27 ° C, sa dublat în timpul încălzirii izobare. Găsiți munca efectuată de gaz în timpul expansiunii, cantitatea de căldură care a intrat în încălzirea oxigenului și modificarea energiei interne.
Pentru încălzirea izobară a unui gaz de 800 moli la 500 K, i s-a dat o cantitate de căldură de 9,4 MJ. Determinați munca efectuată de gaz și creșterea energiei sale interne.
O butelie cu o capacitate de 1 litru conține oxigen sub o presiune de 107 Pa și la o temperatură de 300 K. O cantitate de căldură de 8,35 kJ este furnizată gazului. Determinați temperatura și presiunea gazului după încălzire.
Când o cantitate de căldură de 125 kJ este furnizată unui gaz ideal, gazul efectuează 50 kJ de muncă împotriva forțelor externe. Care este energia internă finală a gazului dacă energia sa înainte de adăugarea căldurii era de 220 kJ?
Este oxigen care cântărește 32 g recipient închis sub o presiune de 0,1 MPa la o temperatură de 17 0C. După încălzire, presiunea din vas a crescut de 2 ori. Aflați: 1) volumul vasului; 2) temperatura la care a fost încălzit gazul; 3) cantitatea de căldură transmisă gazului.
Ce cantitate de căldură este necesară pentru a crește izobar de 2 ori volumul de azot molecular de 14 g, care are o temperatură de 27 0C înainte de încălzire?
În timpul expansiunii adiabatice a aerului, s-au efectuat 500 J de lucru Care este modificarea energiei interne a aerului?
[-500 J]
La comprimarea adiabatică a aerului cu 8 moli de heliu, s-a realizat 1 kJ de lucru în cilindrul compresorului. Determinați modificarea temperaturii gazului.
Odată cu expansiunea adiabatică a 64 g de oxigen O2, situat în condiții normale, temperatura gazului a crescut de 2 ori. Găsiți: modificarea energiei interne; lucrari de extindere a gazelor.
[-11,3 kJ; 11,3 kJ]
Temperatura azotului cu o greutate de 1,4 kg a scăzut cu 20 0C ca urmare a expansiunii adiabatice. Câtă muncă a făcut gazul în timpul expansiunii?
Oxigenul molecular ocupă un volum de 2 m3 în condiții normale. La comprimarea unui gaz fără schimb de căldură cu mediul, se execută 50,5 kJ de lucru. Care este temperatura finală a oxigenului?
[T1(1+ 2A /5р1V1) = 300,3 K]
Aerul cu o greutate de 87 kg este încălzit de la 10 0C la 30 0C. Determinați modificarea energiei interne a aerului. Masa molară a aerului trebuie luată egală cu 2,910 -2 kg/mol, iar aerul trebuie considerat un gaz diatomic (ideal).
Găsiți modificarea energiei interne a heliului în timpul expansiunii izobare a gazului de la volumul inițial de 10 litri la volumul final de 15 litri. Presiunea gazului 104 Pa.
Oxigenul molecular este sub o presiune de 105 Pa într-un vas cu un volum de 0,8 m3 În timpul răcirii izocorice, energia internă a gazului scade cu 100 kJ. Care este presiunea finală a oxigenului?
La unirea a doi nave spațiale compartimentele lor sunt interconectate. Volumul primului compartiment este de 12 m 3, al doilea este de 20 m 3. Presiunea și temperatura aerului din compartimente sunt respectiv 0,98105 Pa și 1,02105 Pa, 17 oC și 27 oC. Ce presiune a aerului se va stabili în modulul combinat? Care va fi temperatura aerului în el?
Care este energia internă a 10 moli de gaz monoatomic la 27 °C?
Cât de mult se modifică energia internă a heliului care cântărește 200 g atunci când temperatura crește cu 20 °C?
[la 12,5 kJ]
Care este energia internă a heliului care umple un balon cu un volum de 60 m3 la o presiune de 100 kPa?
Doi moli de gaz ideal sunt comprimați izotermic la o temperatură de 300 K până la jumătate din volumul lor inițial. Cât de mult lucrează gazul? Desenați un proces considerat calitativ pe diagrama p, V.
[-3,46 kJ]
Într-un anumit proces, gazul a efectuat un lucru egal cu 5 MJ, iar energia sa internă a scăzut cu 2 MJ. Câtă căldură este transferată gazului în acest proces?
Când o cantitate de căldură de 300 J este transferată în gaz, energia sa internă scade cu 100 J. Cât de mult lucrează gazul?
0 moli de gaz ideal monoatomic au fost încălziți la 50 °C. Procesul este izobar. Câtă căldură a primit gazul?
Un gaz ideal monoatomic a primit 2 kJ de energie termică de la încălzitor. Cât de mult s-a schimbat energia lui internă? Procesul este izobar.
[la 1200 J]
200 J de căldură au fost transferați în gaz și, în același timp, gazul a efectuat 200 J de muncă împotriva forțelor externe. Care este modificarea energiei interne a gazului?
[la 50 kJ]
Cât de mult se modifică energia internă a unui gaz care a făcut 100 kJ de lucru și a primit o cantitate de căldură de 135 kJ?
[la 35 kJ]
S-a lucrat 25 kJ la gaz. Gazul a câștigat sau a pierdut căldură în acest proces? Care este mai exact cantitatea de căldură?
[-50 kJ]
Azotul cu o greutate de 280 g a fost încălzit la presiune constantă cu 1000 C. Determinați lucrul de dilatare.
Determinați lucrul de dilatare a 20 de litri de gaz în timpul încălzirii izobare de la 300 K la 393 K. Presiunea gazului 80 kPa.
Când a fost încălzit izobar la 159 K de un gaz a cărui masă este de 3,47 kg, s-au efectuat 144 kJ de lucru masa molara gaz? Ce fel de gaz este acesta?
Există oxigen în cilindrul de sub piston. Determinați-i masa dacă se știe că munca efectuată la încălzirea oxigenului de la 273 K la 473 K este egală cu 16 kJ. Ignora frecarea.
Cât de mult se modifică energia internă a unui gaz dacă i se dă o cantitate de căldură de 20 kJ și se lucrează cu el 30 kJ?
[la 50 kJ]
S-a efectuat 75 kJ de muncă asupra gazului, în timp ce energia sa internă a crescut cu 25 kJ. Gazul a câștigat sau a pierdut căldură în acest proces? Care este mai exact cantitatea de căldură?
Ce cantitate de căldură trebuie transferată gazului pentru ca energia sa internă să crească cu 45 kJ și, în același timp, gazul să efectueze 65 kJ de muncă.
Pentru încălzirea izobară a unui gaz cu o cantitate de substanță de 800 mol la 500 K, i s-a dat o cantitate de căldură de 9,4 MJ. Determinați munca efectuată de gaz și creșterea energiei sale interne.
Există 1,25 kg de aer în cilindrul de sub piston. Pentru a-l încălzi la 40 C la presiune constantă, s-au consumat 5 kJ de căldură. Determinați modificarea energiei interne a aerului (M = 0,029 kg/mol).
Cât de mult va face gazul atunci când se extinde la o presiune constantă de 3 atm? de la un volum de 3 l la un volum de 18 l? Cât de multă muncă va fi realizată prin dilatarea a 6 kg de aer în timpul încălzirii izobare de la 5 la 150 C?
Un balon a fost umflat la o presiune constantă de 1,2 × 105 Pa de la un volum de 1 litru la un volum de 3 litri. Ce fel de muncă s-a făcut?
În timpul comprimării adiabatice a 5 g de heliu, munca efectuată este de 249,3 J. Care a fost temperatura heliului dacă temperatura inițială a fost de 293 K? Masa molară a heliului este de 4·10 ЁC3kg/mol.
Un piston cu o greutate, a cărui masă este de 50 kg și aria de bază este de 0,01 m2, este situat într-un cilindru în care gazul este încălzit. Pistonul se ridică încet și volumul de gaz crește cu 2 litri. Calculați munca efectuată de gaz.
Pentru încălzirea izobară a 800 moli de gaz la 500 K, i s-a spus că cantitatea de căldură este de 9,4 MJ. Determinați modificarea energiei interne a gazului.
Încălzirea gazului, însoțită de dilatarea acestuia la o presiune constantă de 3·104 Pa, a necesitat o energie de 60 J. Volumul gazului în timpul încălzirii a crescut cu 1,5 litri. Cum s-a schimbat energia internă a gazului?
Un mol de gaz ideal a fost transferat izocoric din starea 1 în starea 2, în timp ce presiunea a scăzut de 1,5 ori. Apoi gazul a fost încălzit izobar la o temperatură inițială de 300 K. Câtă muncă a făcut gazul ca urmare a tranzițiilor finalizate?
Un mol dintr-un gaz ideal suferă un proces închis constând din două izocore și două izobare. Temperatura la punctul 1 este T1, la punctul 3 ЁC T3. Determinați munca efectuată de gaz pe ciclu dacă punctele 2 și 4 se află pe aceeași izotermă.
Un mol de gaz ideal este situat într-un cilindru sub un piston la temperatura T1. Gazul este încălzit la presiune constantă la temperatura T3. Apoi, gazul este răcit la presiune constantă, astfel încât volumul său să scadă la valoarea sa inițială. În cele din urmă, la un volum constant, gazul revine la starea inițială. Câtă muncă a făcut gazul în acest proces?
Figura prezintă două procese închise care au loc cu un gaz ideal: 1 ЁC 2 ЁC 3 ЁC 1 și 3 ЁC 2 ЁC 4 ЁC 3. În care dintre ele funcționează gazul?
[în proces 3 ЁC 2 ЁC 4 - 3]
Masa m a unui gaz ideal la temperatură este răcită izocor, astfel încât presiunea să scadă de n ori. Gazul se extinde apoi la presiune constantă. În starea finală, temperatura sa este egală cu cea inițială. Determinați munca efectuată de gaz. Masa molară a gazului M.
[µ §]
Patru moli ai unui gaz ideal sunt supuși procesului prezentat în figură. In ce zona functioneaza maxim gazul? Ce valoare are această lucrare?
Un mol dintr-un gaz ideal este supus procesului prezentat în figură. Găsiți munca efectuată de gaz pe ciclu.
Determinați temperatura apei stabilită după amestecarea a 39 de litri de apă la 20„aC și a 21 de litri de apă la 60„aC.
Cati litri de apa la 95„aC trebuie adaugati la 30 de litri de apa la 25„aC pentru a obtine apa cu temperatura de 67„aC?
O bucată de staniu încălzită la 507 K este eliberată într-un vas care conține 2,35 kg apă la 20°C; temperatura apei din vas a crescut cu 15 K. Calculaţi masa staniului. Ignorați evaporarea apei.
Un burghiu din oțel cu o greutate de 0,090 kg, încălzit în timpul călirii la 840„aC, este coborât într-un vas care conține ulei de mașină la 20„aC. Cât ulei trebuie luat pentru ca temperatura finală să nu depășească 70°C?
Când rezolvați probleme folosind ecuația Clapeyron-Mendeleev, nu trebuie uitat că această ecuație descrie starea unui gaz ideal. În plus, trebuie să ne amintim că toate folosite în această secțiune mărimi fizice sunt de natură statistică. Este util, atunci când începeți să rezolvați probleme, să desenați o schiță grafică a procesului, cu variabile adecvate de-a lungul axelor de coordonate.
Legi și formule de bază
| Cantitatea de substanță | sau |
| Ecuația Clapeyron-Mendeleev (ecuația de stare a gazului ideal) | |
| legea lui Dalton |  |
| Concentrația moleculară |  |
| Ecuația teoriei cinetice moleculare a gazelor |  |
| Energia cinetică medie a unei molecule de gaz ideal (energie internă) |  |
| Energia internă a unei mase de gaz ideal | |
| ecuația lui Mayer | |
| Capacitatea termică molară și relația acesteia cu căldura specifică | |
| Prima lege a termodinamicii |   |
| Lucrări de expansiune a gazelor în procese: | |
| adiabatic |  |
| izotermic |  |
| izobaric |  |
| Ecuația lui Poisson care raportează parametrii gazului într-un proces adiabatic |  ;  |
| Schimbarea entropiei |  |
| Eficienta termica Ciclul Carnot |  |
Exemple de rezolvare a problemelor
Exemplul 4. Masa de oxigen 320 g. Incalzit la presiune constanta de la 300K la 310K. Determinați cantitatea de căldură absorbită de gaz, modificarea energiei interne și munca de dilatare a gazului.
Dat: m=320g=0,32kg; T1 = 300 K; T2 = 310 K
Găsi: Q, ΔU, A
Rezolvare: Cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un gaz la presiune constantă se determină folosind prima lege a termodinamicii:
înlocuind valori numerice și ținând cont de asta, obținem
Lucrul de expansiune a gazului în timpul unui proces izobaric:
| (5) |
și apoi scăzând termen cu termen (5) din (4), obținem:
și înlocuind în (3), găsim:
Examinare: Q=ΔU+A; 2910J= (2080 +830) J
Răspuns: Q = 2910J; AU = 2080J; A = 830J
Exemplul 5. Aflați energia cinetică medie a mișcării de rotație a unei molecule de oxigen la temperatură T=350K, precum și energia cinetică a mișcării de rotație a tuturor moleculelor de oxigen cântărite 4g.
Dat: T = 350K; m = 4g = 4·10 -3 kg; M = 32 kg/kmol
Găsi:á ε vrñ 0 ; E kvr
Soluţie: Pentru fiecare grad de libertate al unei molecule de gaz există aceeași energie medie, unde k - constanta Boltzmann; T- temperatura absolută a gazului. Din moment ce mișcarea de rotație a unei molecule diatomice O2 corespunde la două grade de libertate, atunci energia medie a mișcării de rotație a unei molecule de oxigen va fi
Unde N / A-numărul Avogadro; ν = m/M- cantitatea de substanta.
Înlocuind aceasta în (3), obținem N = NA m/M.
Acum să înlocuim asta în (2):
E kvr = N· á ε vrñ 0 = N A· (m/M)·á ε vrñ 0 .
Să înlocuim valorile numerice și să obținem:
E kvr = 6,02 10 -23 mol -1 4,83 10 -21 J 4 10 -3 kg/(32 10 -3 kg/mol) = 364 J.
Răspuns: b ε vrñ 0 = 4,83 10-21 J; E kvr =364J
Exemplul 6. Cum se schimbă entropia? 2g volumul ocupant hidrogen 40l la temperatura 270K, dacă presiunea este dublată la o temperatură constantă, apoi temperatura este crescută la 320K la volum constant.
Dat: m=2g =2·10 -3 kg; M=2kg/kmol; V=40l=4· 10 -2 m3.
T1 = 270K; T2 = 320K; P2 =2P1
Găsi: Δ S
Soluţie: Modificarea entropiei este determinată de formula:
Unde dQ- cantitatea de căldură obţinută în acest proces.
Modificarea entropiei în funcție de condiție are loc din cauza a două procese:
1) izotermă și 2) izocoră. Apoi:
Cantitatea de căldură dQ 1Şi dQ 2 Să aflăm din prima lege a termodinamicii pentru aceste procese:
1) dQ 1 =PdV(deoarece dT=0 Pentru T=const)
Găsim P din ecuația Clapeyron-Mendeleev:
Apoi 
Şi
deoarece la T=const, P 1 V 1 = P 2 V 2
2) 
(deoarece dV=0Şi dA=0 la V=const)
Şi 
; 
Înlocuind valorile numerice, obținem:
Răspuns: Δ S = -2,27 J/K
Probleme de rezolvat independent
51. Într-un cilindru cu o capacitate 10l Aerul comprimat este la o temperatură de 27°C. După ce o parte din aer a fost eliberat, presiunea a scăzut 2 10 5 Pa. Determinați masa de aer eliberată. Procesul este considerat izotermic.
52. Ce volum ocupă amestecul în condiții normale? 4 kg heliu și 4 kg azot?
53. Într-un vas în formă de minge, a cărui rază este 0,2 m, fii 80 g azot. La ce temperatură poate fi încălzit un vas dacă pereții lui pot rezista la presiune? 7 10 5 Pa.
54. La o temperatură de 27°C și presiune 12 10 5 Pa densitatea unui amestec de hidrogen și azot 10 g/dm 3. Determinați masa molară a amestecului.
55. Într-un cilindru cu o capacitate 5l fi 2 kg hidrogen și 1 kg oxigen. Determinați presiunea amestecului dacă temperatura mediu 7°C.
56. Presiunea ideală a gazului 2MPa, concentrația de molecule 2 10 3 cm -3. Determinați energia cinetică medie a mișcării de translație a unei molecule și temperatura gazului.
57. Determinați energia cinetică medie a mișcării de rotație a unei molecule de gaz biatomic, dacă energia cinetică totală a moleculelor din 1 kmol acest gaz 6,02J.
58. Aflați energia cinetică medie a mișcării de rotație a tuturor moleculelor conținute în 0,25 g hidrogen la o temperatură de 27°C.
59. Determinați concentrația moleculelor de gaz ideal la temperatură 350K si presiune 1.0MPa.
60. Determinați temperatura unui gaz ideal dacă energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor sale 2,8·10 -19 J.
61. Aflați creșterea energiei interne și munca de expansiune 30 g hidrogen la presiune constantă dacă volumul său a crescut de cinci ori. Temperatura initiala 270K.
62. Masa de azot 1 kg, situat la temperatura 300K comprima: a) izotermic; b) adiabatic, mărind presiunea de zece ori. Determinați munca cheltuită la compresie în ambele cazuri. Câtă căldură trebuie furnizată? 1 mol oxigen pentru a face treaba 10J: a) în timpul unui proces izoterm; b) când izobar?
63. Determinați câtă căldură trebuie transmisă dioxidului de carbon în masă 440 g să-l încălzească 10K: a) izocoric, b) izobar.
64. Când este încălzit 0,5 kmoli a fost transferat azotul 1000J căldură. Determinați lucrul de dilatare la presiune constantă.
65. Volumul ocupant gaz 10l sub presiune 0,5 MPa, a fost încălzit izobar din 323K la 473K. Găsiți munca de expansiune a gazului.
66. Volumul ocupant gaz 12l sub presiune 0,2 MPa. Determinați munca efectuată de gaz dacă este încălzit izobar din 300K la 348K.
67. Aflați lucrul și modificarea energiei interne pentru expansiunea adiabatică de 0,5 kg aer dacă volumul acestuia crește de cinci ori. Temperatura initiala 17°C.
68. Determinați cantitatea de căldură transmisă 14 g azot, dacă a fost încălzit izobar din 37°С la 187°С.. Ce muncă va face și cum se va schimba energia lui internă?
69. De câte ori va crește volumul? 2 mol hidrogen în timpul expansiunii izoterme la temperatură 27°C, dacă căldura a fost consumată 8kJ.
70. Determinați masa molară a unui gaz dacă, în timpul încălzirii izocorice, 10°С 20 g va fi necesar gaz 680J căldură, iar la izobar 1050J.
71. Care este modificarea entropiei? 10 g aer în timpul încălzirii izocorice din 250K la 800K?
72. În timpul expansiunii izobare a hidrogenului cu o masă 20 g volumul ei s-a triplat. Determinați modificarea entropiei hidrogenului în timpul acestui proces.
73. În timpul încălzirii izocorice 480 g presiunea oxigenului a crescut în 5 dată. Găsiți modificarea entropiei în acest proces.
74. Volumul heliului, masa 1 kg, crescut cu 4 ori: a) izotermă b) adiabatică. Care este modificarea entropiei în aceste procese?
75. Aflați modificarea entropiei în timpul încălzirii 1 kg apa din 0°С la 100°Cși transformarea lui ulterioară în abur la aceeași temperatură.
76. Cum se schimbă entropia în timpul expansiunii izoterme 0,1 kg oxigen, dacă volumul se modifică de la 5l la 10l?
77. Determinați modificările de entropie în timpul încălzirii izobare 0,1 kg azot din 17 °C la 97°С .
78. Gheață la temperatură -30°С, se transformă în abur. Determinați modificările de entropie în acest proces.
79. Care este modificarea entropiei? 10 g aer cu expansiune izobară din 3l la 8l.
- Care este schimbarea entropiei? 20 g aer cu răcire izobară din 300K la 250K?
Sarcini calitative
81. Volumul de gaz a fost redus cu 3 de ori, iar temperatura a crescut cu 2 ori. De câte ori a crescut presiunea gazului? Gazul este considerat ideal.
82. Un arc comprimat a fost dizolvat în acid. Pentru ce se folosește energia potențială de deformare elastică a arcului?
83. Oferim două opțiuni pentru a explica forța de ridicare a unui balon umplut cu hidrogen. Potrivit primei, forța de ridicare este forța lui Arhimede. Potrivit celui de-al doilea, forța de ridicare apare din cauza diferenței de presiune pe părțile superioare și inferioare ale mingii. Cum diferă aceste explicații?
84. Explicați de ce dilatarea izotermă a unui gaz este posibilă numai atunci când îi este furnizată o cantitate de căldură?
85. Există un proces în care toată căldura transferată fluidului de lucru de la încălzitor este transformată în muncă utilă?
86. Este posibil să se transforme toată energia internă a unui gaz în lucru mecanic?
87. De ce eficiența unui motor cu ardere internă scade brusc în timpul arderii explozive a unui amestec combustibil?
88. Cum se va schimba temperatura camerei dacă ușa unui frigider în funcțiune este lăsată deschisă?
89. Când un gaz biatomic este încălzit, capacitatea sa de căldură în regiunea de temperatură înaltă are o creștere bruscă urmată de o scădere. O dependență similară este observată pentru gazele poliatomice. Cum putem explica asta?
90. Unele gaze trec din starea I la II, mai întâi de-a lungul unui izocor și apoi de-a lungul unei izobare. Într-un alt caz, mai întâi de-a lungul izobarei, apoi de-a lungul izocorului. Se va face aceeași muncă în ambele cazuri?
91. De ce se încălzește pompa la umflarea unei anvelope de mașină?
92. De ce metalul și lemnul de aceeași temperatură par a fi încălzite inegal la atingere?
93. Se poate fierbe apa într-o cană de hârtie?
94. De ce picăturile de apă de pe o sobă fierbinte „trăiesc” mai mult decât doar pe una fierbinte?
95. De ce apa din ibric face zgomot înainte de fierbere?
96. De ce fierbe apa mai repede într-un vas cu capac decât fără capac?
97. Poate un balon din atmosfera Pământului să se ridice la o înălțime nelimitată?
98. O bucată de gheață plutește într-un vas umplut până la refuz cu apă. Va revărsa apa dacă gheața se topește?
99. De ce un creion de lemn plutește orizontal în apă? Explicați de ce va pluti vertical dacă o greutate este atașată la unul dintre capete?
100. Bilele de plumb identice sunt coborâte în vase de volum egal cu apă. Temperatura apei într-un vas 5°С, iar în celălalt - 50°C.În ce vas va ajunge mingea mai repede la fund?
Întrebări de securitate
21. Ce este un atom, moleculă, ion?
22. Ce se numește sistem termodinamic?
23. Ce sunt parametrii de stare?
24. Ce stare a unui sistem termodinamic se numește echilibru sau neechilibru?
25. Ce este un gaz ideal?
26. Ce caracterizează ecuația de stare?
27. Definiți legea distribuției lui Maxwell.
28. Care este legea distribuției lui Boltzmann?
29. Ce caracterizează viteza cea mai probabilă?
30. Care este viteza medie aritmetică?
31. Ce este căldura?
32. Definiți prima lege a termodinamicii.
33. Ce izoprocese cunoașteți?
34. Ce este un proces izoterm?
35. Cum se calculează munca unui gaz în procesele izocorice și izobare?
36. Dați definiția unui proces adiabatic.
37. Ce parametri fizici sunt legați de ecuația Mayer?
38. Care este capacitatea termică a unui corp, capacitatea termică specifică și molară?
39. Ce spune a doua lege a termodinamicii?
40. Cum să creșteți eficiența unui motor termic?
9.5 Capacitate termică
1) Într-o încăpere de 6*5*3 m, temperatura aerului este de 27 0 C la o presiune de 101 kPa. Aflați câtă căldură trebuie îndepărtată din acest aer pentru a-i scădea temperatura la 17 0 C la aceeași presiune.
Medie căldură specifică aer 1,004 kJ/(kg K). Să presupunem că masa de aer din cameră este constantă. Raspuns: 1,06 MJ.
2) 17.000 kJ de căldură sunt îndepărtate din azotul conținut în cilindru. În același timp, temperatura acestuia scade de la 800 la 200 0 C. Aflați masa de azot conținută în cilindru. Răspuns: 34,6 kg.
3) Într-un încălzitor de aer tubular, aerul este încălzit la o presiune constantă de la 10 la 90 0 C. Aflați debitul masic de aer care trece prin încălzitorul de aer dacă îi sunt furnizate 210 MJ/h de căldură.
Raspuns: 2610 kg/h.
4) Aflați cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un volum constant de 10 kg de azot de la 200 0 C la 800 0 C. Răspuns: 4,91 MJ.
5) Aflați capacitățile termice izobarice și izocorice medii ale produselor de ardere a combustibilului atunci când sunt răciți de la 1100 la 300 0 C. Fracțiunile molare ale componentelor acestor produse de ardere sunt următoarele: ; 
; 
; 
.
Răspuns: J/(mol K); J/(mol K).
6) Aflați căldura specifică medie a oxigenului la presiune constantă când temperatura crește de la 600 0 C la 2000 0 C.
Răspuns: 1,1476 kJ/(kg K).
7) Aflați capacitatea medie de căldură izobară molară a dioxidului de carbon atunci când temperatura acestuia crește de la 200 0 C la 1000 0 C.
Răspuns: 52,89 kJ/mol.
8) Aerul conţinut într-un cilindru cu o capacitate de 12,5 m 3 la o temperatură de 20 0 C şi o presiune de 1 MPa se încălzeşte la temperatura de 180 0 C. Aflaţi căldura furnizată. Raspuns: 17,0 MJ.
9) Aflați capacități termice izocorice și izobare specifice medii ale oxigenului în intervalul de temperatură 1200... 1800 0 C.
Răspuns: 0,90 kJ/(kg K); 1,16 kJ/(kg K).
10) Aflați capacitatea medie de căldură izocorică molară a oxigenului când este încălzit de la 0 la 1000 0 C. Răspuns: 25,3 kJ/(kg K).
11) Temperatura unui amestec format din azot care cântărește 3 kg și oxigen care cântărește 2 kg ca urmare a alimentării acestuia cu căldură la un volum constant crește de la 100 la 1100 0 C. Determinați cantitatea de căldură furnizată. Răspuns: 4,1 MJ.
12) Compoziția produselor de ardere a benzinei în cilindrul motorului în moli este următoarea: = 71,25; =21,5; =488,3; =72,5. Temperatura acestor gaze este de 800 0 C, temperatura mediului este de 0 0 C. Determinați ponderea pierderilor de căldură cu gazele de eșapament dacă puterea calorică a benzinei este de 43950 kJ/kg.
13) Amestecul gazos este format din 2 kg dioxid de carbon, 1 kg azot, 0,5 kg oxigen. Aflați capacitatea termică izobară molară medie a amestecului în domeniul de temperatură 200 ... 800 0 C. Răspuns: 42,86 J/(mol K).
14) Aflați capacitățile termice izobarice și izoterme medii ale produselor de ardere a combustibilului când sunt răcite de la 1100 la 300 0 C. Fracțiunile molare ale componentelor acestor produse de ardere sunt următoarele: = 0,09; = 0,083; = 0,069; =0,758. Răspuns: 32,3 J/(mol K); 27,0 J/(mol K).
15) Compoziția în moli a gazelor de eșapament de la un motor cu ardere internă este următoarea: =74,8; =68; =119; =853. Aflați cantitatea de căldură eliberată de aceste gaze atunci când temperatura lor scade de la 380 la 20 0 C.
9.6 Procese termodinamice ale gazelor
1) Ce cantitate de căldură trebuie furnizată dioxidului de carbon conținut într-un cilindru cu o capacitate de 0,8 m 3 pentru a crește presiunea de la 0,1 la 0,5 MPa, luând = 838 J/(kg K). Raspuns: 1,42 MJ.
2) Căldura în cantitate de 148,8 kJ este furnizată aerului într-un cilindru cu o capacitate de 100 litri la o presiune de 0,3 MPa și o temperatură de 15 0 C. Aflați temperatura finală și presiunea aerului în cilindru dacă capacitatea termică specifică = 752 J/(kg K). Raspuns: 560 0 C; 0,87 MPa.
3) Aerul în condiții inițiale V 1 = 0,05 m 3, T 1 = 850 K și p=3 MPa se extinde la presiune constantă la un volum V 2 = 0,1 m 3. Aflați temperatura finală, căldura furnizată de modificare a energiei interne și lucrul de modificare a volumului. Raspuns: 1700 K; 619 kJ; 150 kJ; 469 kJ.
