5. Основи термодинаміки

12. (5.24.) Наведіть приклад процесу, при якому газ отримує теплоту, а його температура зменшується. Обґрунтуйте свою відповідь.

Розв’язок:

Прикладом згаданого процесу може бути холодильна камера. Більш холодне робоче тіло отримує кількість теплоти в холодильній камері (тому температура у холодильнику більша за температуру робочого тіла). Але за рахунок додатньої роботи зовнішніх сил та наявності теплоносія, температура робочого тіла продовжує знижуватись. Перший закон термодинаміки запишемо у вигляді:

Аналізуючи це рівняння, можна визначити, що процес описаний у завданні може бути наступним:

,

робота зовнішніх сил перевищуватиме кількість теплоти, що отримує роботе тіло (газ). У цьому випадку піде на зменшення температури робочого тіла.

13. (5.25.) Температура газів, що утворюються при згоранні палива в циліндрах двигуна автомобіля, 800 ^оС. Температура вихлопних газів 80 ^оС. Витрата бензину на 100 км шляху при швидкості 90 км/год дорівнює 10 л. Яку потужність міг би розвинути двигун, якби він являв собою ідеальну теплову машину, що працює з максимально можливим коефіцієнтом корисної дії?

Дано: - ?

Розв’язок: Шукана потужність визначається за формулою , (1) де (2) Покладемо тоді маса витраченого бензину знайдеться як . Для одержимо: (3) Підставивши (2) і (3) в (1), одержуємо

=52,406 кВт.

14. (5.26.) У вертикальному циліндрі під поршнем масою 1 кг і площею 50 см² знаходиться аргон об’ємом 10 л при температурі 273 К. Яка кількість теплоти потрібна для нагрівання аргону до 300 К, якщо атмосферний тиск 98 кПа? Тертя не враховуйте.

Дано: mп=1 кг S=5·10-3 м2 V=10-2 м3 р=98·103 Па Т1=273 К Т2=300 К Q - ?

Розв’язок: , звідки Аргон – одноатомний газ, тому і З початкового стану = RT1 знаходимо кількість речовини

або Підставляючи вираз для отримаємо або

15. (5.27.) Яку кількість теплоти отримав одноатомний ідеальний газ в ході процесу, який показано на рисунку?

Дано: - ?

Розв’язок: Для : =const, тому (Дж) Для : =const, тому:  (Дж)  (Дж)

16. (5.28.) Яку кількість теплоти отримав одноатомний ідеальний газ в ході процесу, який показано на рисунку?

Дано: - ?

Розв’язок: Для : =const, тому (Дж) Для : =const, тому:  (Дж)  (Дж)

17. (5.29.) На рисунку показано циклічний процес, що відбувається з ідеальним одноатомний газом. Відшукати ККД такого циклу.