4.93. Один кубометр молекулярного водорода при температуре 00 С находится в вертикальном цилиндре, закрытом сверху легко скользящим поршнем. Масса поршня 1 т, а его площадь 0,49 м2. Атмосферное давление 105 Па. Какое количество теплоты потребуется для нагревания водорода до 3000 С?

4.94.  Какая доля количества теплоты, подводимой к идеальному одноатомному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение внутренней энергии газа, и какая доля - на работу расширения?

4.95. Какую работу совершает водород массой 5 г при изотермическом расширении до утроенного объема? Температура 170 С.

4.96. Резиновый баллон был накачан до давления 220 кПа, при температуре 170 С. Нагревшись на солнце до температуры 570 С, баллон лопнул. Считая процесс адиабатным, найдите изменение температуры вышедшего из баллона воздуха. Атмосферное давление 105 Па.

4.97. Кислород нагрели, при постоянном давлении на 120 С. При этом было израсходовано 1760 Дж теплоты. Найдите массу кислорода.

4.98. Азот в воздушном шаре занимает объем 2 дм3 при нормальном атмосферном давлении 105 Па. Определить количество теплоты, которое необходимо сообщить газу, чтобы при постоянном давлении его объем увеличился вдвое. Натяжением оболочки шара пренебречь.

4.99. Азот занимает объем 10 дм3 при давлении 105 Па. Определить количество теплоты, которое необходимо сообщить газу, чтобы его давление увеличилось вдвое при постоянном объеме.

4.100. Кислород массой 10 г, имевший начальную температуру -30 С, нагревается при постоянном давлении 0,1 МПа. После нагревания объем газа стал 10 л. Определить количество полученной газом теплоты и увеличение внутренней энергии газа после нагревания.

4.101. В закрытом стальном баллоне находится 1,4 кг азота при давлении 105 Па и температуре 300 К. После нагревания давление в баллоне увеличилось в 5 раз. Найти объем сосуда и количество теплоты, сообщенной газу.

4.102. Один моль идеального газа двухатомного газа при постоянном давлении нагрели на 50 К. Какое количество теплоты при этом было сообщено газу?

4.103. Некоторой массе окиси углерода (СО) при постоянном давлении было сообщено 29,1 кДж теплоты. В результате этого температура газа возросла от 300 до 400 К. Найти массу газа и увеличение его внутренней энергии.

4.104. В стальном баллоне вместимостью 1 л находится азот, плотность которого с=2,8 кг/м3. Азот нагрели на 1000 С. Какое количество теплоты было при этом сообщено газу?

4.105. Кислород, находящийся в стальном баллоне вместимостью 100л, при температуре 170 С имеет давление 0,5 МПа. Какое количество теплоты нужно сообщить газу, чтобы его давление возросло до 1,5 МПа?

4.106. В дизельном двигателе атмосферный воздух объемом 10 л подвергается 12-кратному сжатию. Считая процесс сжатия адиабатным, найти конечное давление, температуру и работу сжатия, если начальное давление и температура были равны 0,1 МПа и 100 С.

4.107. Гелий, находящийся в закрытом стальном баллоне вместимостью 2 дм3 при температуре 293 К и давлении 105 Па, нагревают на 100 К. Найти сообщенное гелию количество теплоты и его внутреннюю энергию при новой температуре.

4.108.  В цилиндре с поршнем находится m=1,6 кг кислорода. Начальная температура газа T1=290 К, а давление p=0,4 МПа. До какой температуры был нагрет газ, если совершенная при этом работа равна 40 кДж?

4.109. В цилиндре с поршнем находится 2 кг воздуха. Начальная температура газа 293 К, давление 0,98 МПа. Газ изобарно нагревают до температуры 393 К. Чему при этом равна работа, совершаемая газом? Молярная масса воздуха 0,029 кг/моль.

4.110. Вертикальный цилиндр закрыт невесомым поршнем. Площадь основания цилиндра 1 м2. Под поршнем находится воздух при температуре 00 С и давлении 1,01⋅105  Па. Воздух под поршнем нагревают на 10 С, и поршень при этом поднимается. Найти работу, совершенную воздухом.

4.111. Находящийся в цилиндре с поршнем кислород нагревается при постоянном давлении. Начальная температура газа 00 С, масса газа 16 г. Какое количество теплоты было сообщено кислороду, если при этом его объем удвоился? Удельная теплоемкость кислорода при постоянном давлении Ср=913,4 Дж/(кг⋅К).

  4.112.        В вертикальном цилиндре под поршнем находится 1 моль идеального газа. Масса поршня т, а площадь S. При нагревании  на1 К газ совершает работу по поднятию поршня. Найти эту работу. Давление наружного воздуха не учитывать. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль∙ К).

  4.113. Идеальный газ находится в вертикально расположенном цилиндре с площадью дна 10 см2. Масса поршня 20 кг. Поршень в цилиндре может перемещаться без трения. Начальный объем 11,2 л. Температура газа 273 К. Теплоемкость этой массы газа постоянном объеме Cv = 21 Дж/К. Найти количество теплоты, необходимой для нагревания газа на 10 К. Давление наружного воздуха не учитывать.

  4.114. Многоатомный газ, находившийся под давлением 1,5⋅105  Па при температуре

7° С, был нагрет на 50° С, в результате чего он занял объем 12 л. Определить количество теплоты, переданное газу.

  4.115. Какое количество водяного пара можно нагреть от 20 до 100° С при постоянном давлении количеством теплоты, равным 220 Дж? На сколько изменится при этом его внутренняя энергия?

  4.116. Два моля газа изобарически нагреваются от 20 до 600° С; при этом газ поглощает 2,4⋅107 Дж энергии. Определить: 1) число степеней свободы молекул газа; 2) приращение внутренней энергии газа; 3) работу, совершенную газом при расширении.

  4.117. Какое количество теплоты нужно сообщить 15 г кислорода, чтобы нагреть его на 100° С при постоянном объеме?

  4.118. Закрытый баллон емкостью 10л с углекислым газом при давлении 8 МПа и температуре 7° С нагревается до 17° С. Какое количество теплоты поглощается при этом газом?

  4.119. Какое количество азота подвергалось изотермическому расширению при температуре -23° С от давления 2,53⋅105 Па до 1,013⋅105 Па, если при этом была совершена работа 720 Дж?

  4.120. При изотермическом расширении 2м3 газа совершена работа в 2,2⋅105 Дж. Во сколько раз уменьшилось при этом давление, если начальное давление было равно 5,065⋅ 105 Па?

  4.121. Кислород, находящийся при нормальных условиях, изотермически расширяется за счет полученной извне теплоты от 10 до 15л. Найти: 1) работу, совершенную газом при расширении; 2) количество сообщенной газу теплоты; 3) изменение внутренней энергии газа.

  4.122. Одноатомному газу сообщено 41,9 Дж теплоты. При этом газ расширяется, сохраняя постоянное давление. Найти работу расширения газа.

  *4.123. Один моль азота нагревают при постоянном давлении от 01.01.01 С. Найти:

1) изменение его внутренней энергии, 2) работу, совершаемую при расширении, 3) количество теплоты, сообщенное газу.

ЭНТРОПИЯ.

       Количество тепла , которое должно быть доставлено системе или  отнято у нее при переходе из одного состояния в другое, не определяется однозначно начальным и конечным состояниями, но существенно зависит от способа осуществления этого перехода ( не является функцией состояния системы).

       Однако, приведенное количество теплоты – отношение теплоты к температуре Т системы при бесконечно малых изменениях состояния системы – есть функция состояния системы. В любом обратимом круговом процессе

.

       Следовательно, подынтегральное выражение есть полный дифференциал некоторой функции, которая определяется только начальным и конечным состояниями системы, и не зависит от пути, каким система пришла в это состояние.

       Энтропией S называется функция состояния системы, дифференциалом которой является :

.

       Т. о. первое начало термодинамики можно записать в виде

,

откуда .

       Функция является функцией состояния системы и называется энергией Гельмгольца или свободной энергией.

Изменение энтропии.

       В замкнутой системе для обратимых процессов ; для необратимых циклов .

       Неравенство Клаузиуса: энтропия замкнутой системы может либо возрастать (в  случае необратимых процессов) либо оставаться постоянной (в случае обратимых процессов).

       Поскольку и имеют один и тот же знак, то по характеру изменения энтропии можно судить о направлении процесса теплообмена. При нагревании и энтропия тела возрастает dS>0 , при охлаждении и энтропия тела убывает .

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41