Физика практика_1 / Все семинары и ДЗ / 13_Семинар и ДЗ по теме Цикл Карно_2 начало тд

Второе начало термодинамики. Термодинамический КПД. Цикл Карно.

1.Изобразить для идеального газа графики изотермического и адиабатического процессов на диаграмме U, S. Ответ: U = const для изотермического процесса, S = const для адиабатного процесса.

2.В некоторой температурной области энтропия термодинамической системы изменяется с температурой по закону , где a – константа, b = 5 Дж/К². Какое количество теплоты Q получает система при обратимом нагревании в этой области от Т₁ = 290 К до Т₂ = 310 К? Ответ: 30 кДж.

3.Лед массой 2 кг при температура 0 °С был превращен в воду той же температуры. Теплота плавления льда 2100 Дж/кг. Найти приращение энтропии. Ответ: 15,38 Дж/К.

4.В результате изохорного нагревания водорода массой m = 1 г давление р газа увеличилось в два раза. Определить изменение ΔS энтропии газа. Ответ: 7,2 Дж/К.

5. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, 2/3 количества теплоты Q₁, полученного от нагревателя, отдает охладителю. Температура Т₂ охладителя равна 280 К. Определить температуру Т₁ нагревателя. Ответ: 420 К.

6.Идеальный тепловой двигатель за 0,5 часа получает от нагревателя 150 кДж теплоты и отдает холодильнику 100 кДж теплоты. Найти полезную мощность двигателя. Ответ: 27,8 Вт.

7.Идеальный двухатомный газ, содержащий количество вещества ν = 1 моль и находящийся под давлением р₁ = 0,1 МПа при температуре Т₁ = 300 К, нагревают при постоянном объеме до давления р₂ = 0,2 МПа. После этого газ изотермически расширился до начального давления и затем изобарно был сжат до начального объема V₁. Построить график цикла. Определить температуру Т газа для характерных точек цикла и его термический КПД η. Ответ: 600 К, 9,9 %.

8. Горячий пар поступает в турбину при температуре 500 °С, а выходит из нее при температуре 30° С. Каков КПД турбины? Паровую турбину считать идеальной тепловой машиной. Ответ: 60,8%.

9.В идеальной тепловой машине абсолютная температура нагревателя в два раза больше абсолютной температуры холодильника. Найти, чему равно отношение количества теплоты, переданного за один цикл нагревателем газу, к работе, совершенной газом за один цикл. Ответ: 2.

10. Энтропия моля кислорода при температуре 25 °С и давлении 1·10⁵ Па равна S₁ = 204,8 Дж/(моль·К). В результате изотермического расширения объем, занимаемый газом, увеличился в два раза. Определить энтропию S₂ кислорода в конечном состоянии.

Ответ: 210,6 Дж/(моль·К).