Второе начало термодинамики. Энтропия.

№1 При плавлении вещества энтропия неизолированной термодинамической системы …

Решение: Отношение  в обратимом процессе есть полный дифференциал функции состояния системы, называемой энтропией системы: . В изолированных системах энтропия не может убывать при любых, происходящих в ней процессах: . Знак равенства относится к обратимым процессам, а знак «больше» – к необратимым процессам. Разрушение кристаллической решетки при плавлении вещества приводит к возрастанию энтропии, так как если в неизолированную систему поступает тепло и происходит необратимый процесс, то энтропия возрастает за счет не только полученного тепла, но и необратимости процесса: .

Ответ. Увеличивается

№2 При адиабатическом сжатии идеального газа 

Решение: Адиабатные процессы происходят без теплообмена с окружающей средой, то есть система не получает тепла и не отдает его,  Изменение энтропии определяется как , следовательно, при адиабатном процессе энтропия остается постоянной. При адиабатном сжатии над газом совершают работу внешние силы, внутренняя энергия увеличивается: , температура газа увеличивается.

Ответ. температура возрастает, энтропия не изменяется

№3 В ходе необратимого процесса при поступлении в неизолированную термодинамическую систему тепла для приращения энтропии верным будет соотношение …

Ответ. Увеличивается

№4 КПД цикла Карно равен 60%. Если на 20% уменьшить температуру нагревателя и на 20% увеличить температуру холодильника, КПД (в %) достигнет значения …

Решение: КПД обратимого цикла Карно равен: , или (в долях). После изменений температура примет значения: . Первоначальный КПД равен: ; следовательно, ; ; отсюда После изменения

.

№5 КПД цикла Карно равен 60 %. Если температура нагревателя 400 К, то температура холодильника равна 

Ответ 160

№6 Если количество теплоты, получаемое рабочим телом от нагревателя, увеличится в 2 раза, то коэффициент полезного действия тепловой машины …

Решение: Коэффициент полезного действия тепловой машины определяется по формуле  , где Q₁ – количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя; Q₂ – количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику. При увеличении Q₁  в два раза коэффициент полезного действия . Найдем изменение . Коэффициент полезного действия тепловой машины увеличится на .

№7 Если количество теплоты, отдаваемое рабочим телом холодильнику, увеличится в два раза, то коэффициент полезного действия тепловой машины …

Решение: Коэффициент полезного действия тепловой машины определяется по формуле , где -количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя; –количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику. При увеличении в два коэффициент полезного действия: . Найдем изменение =- . Коэффициент полезного действия тепловой машины уменьшится на

№8 Адиабатному расширению газа (P-давление,V-объем,T-температура,S-энтропия) соответствует диаграмма…

Решение: Для адиабатного процесса ,тогда изменение энтропии Верным будет график

На графике 2 энтропия возрастает.Сравнивая графики 4 и 3, исключаем последний,т.к. он соответствует изохорному процессу. Для адиабатного процесса: , где коэффициент Пуассона Обозначив , получим , cледовательно p Для графиков 5 и 6 можно применить формулу: Следовательно . График обратной степенной функции похож на график гиперболы. Следовательно график 5 не отвечает адиабатному процессу,так же как и график 6.