Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Механика, молекулярная физика и термодинамика. Молекулярная физика и термодинамика. Учебное пособие
.pdf
97. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура охладителя
A
р
р
р
280 КT
2
, температура нагревателя
470 КT
1
. Работа изотермиче-
ского расширения составляет 100 кДж . Найти КПД цикла и отданное в
цикле тепло
Q
.
2
98. В цикле Карно идеальный газ получил от нагревателя тепло
4, 2 кДжQ
1
и совершил работу 590 ДжA
. Найти КПД цикла и от-
ношение температур и холодильника.
99. Идеальный газ совершает цикл Карно с коэффициентом полез-
ного действия η 20 % . Определить работу изотермического сжатия,
если работа изотермического расширения 600 Дж
A
P
1
100. Идеальный двухатомный
газ совершает цикл Карно.
0Q
Объемы газов в точках 2 и 3 соответственно
12 лV
2
и
15 лV
3
.
4
Найти КПД цикла.
T
1
T
max
2
101. Найти КПД цикла, изоб-
.
Q
1
2
0Q
3
Q
2
V
аженного на рисунке, если мак-
симальная и минимальная темпе-
T
min
3
атуры отличаются в пять раз.
S
T
1
T
102. Найти КПД цикла, изобра-
max
женного на рисунке, если максимальная и минимальная температу-
ы отличаются в n раз.
91
T
min
3
2
S
р
р
T
T
max
1
2
103. Найти КПД цикла, изоб-
аженного на рисунке, если мак-
симальная и минимальная темпе-
T
min
4
3
атуры отличаются в n раз и
SSSS
S
2132
.
5.7. ЭНТРОПИЯ
104. При нагревании двух молей двухатомного идеального газа его
температура увеличилась в три раза. Найти изменение энтропии, если
процесс протекал: а) изохорно; б) изобарно.
20 гm
105. Найти изменение энтропии водорода массой
изотермическом расширении от объема
5 лV
1
до объема
при
15 лV
2
.
106. В результате изохорного нагревания водорода массой
200 гm
давление газа увеличилось в два раза. Найти изменение эн-
тропии.
107. Найти изменение энтропии азота массой
ном расширении от объема
5 лV
1
до объема
28 гm
при изобар-
25 лV
2
.
108. Три моля идеального газа сначала нагрели изобарно так, что
его объем увеличился в два раза, а потом изохорно охладили так, что
его давление уменьшилось в четыре раза. Найти изменение энтропии.
109. Кислород массой
320 гm
адиабатно расширили так, что
объем увеличился в три раза, затем изобарно сжали до начального объема. Найти изменение энтропии.
110. Теплоизолированный сосуд разделен перегородкой на две
равные части. В одной части находится два моля азота при температу-
300 КT
ре
туре
1
2
, в другой части находится три моля гелия при темпера-
400 КT
. Перегородку медленно убирают, и газы перемешива-
ются. Найти изменение энтропии в этом случае.
92
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Трофимова Т.И. Курс физики. – М., 2007.
2.
Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. – М., 2009.
3.
Кикоин А, Кикоин И. Молекулярная физика. – Лань, 2008.
4.
Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачи по физике. – М., 2008.
5.
Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – Спб.,
2003.
6.
Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики. – М., 2008.
93
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ................................................................................................................... 3
1. Кинетическая теория идеальных газов ......................................................... 5
1.1. Давление газа ................................................................................................. 5
1.2. Температура.................................................................................................... 8
1.3. Опытные законы идеального газа .............................................................. 10
1.4. Уравнение Клапейрона–Менделеева ......................................................... 12
1.5. Понятие вероятности и функции распределения ...................................... 13
1.6. Распределение Максвелла по скоростям, компонентам скорости
и энергиям теплового движения ................................................................. 16
1.7. Распределение Максвелла по скоростям и атмосферы планет ............... 22
1.8. Распределение Больцмана ........................................................................... 24
2. Основы термодинамики ................................................................................. 26
2.1. Число степеней свободы. Закон равномерного распределения
энергии по степеням свободы ................................................................... 26
2.2. Работа газа .................................................................................................... 28
2.3. Первое начало термодинамики ................................................................... 30
2.4. Теплоемкость................................................................................................ 31
2.5. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам ................ 33
2.6. Адиабатический процесс .............................................................................. 35
2.7. Циклы ............................................................................................................ 38
2.8. Термодинамическое определение энтропии.............................................. 40
2.9. Статистическое определение энтропии ..................................................... 43
2.10. Второе начало термодинамики ................................................................. 44
2.11. Тепловые двигатели и холодильные машины ......................................... 45
2.12. Цикл Карно ................................................................................................. 47
2.13. Примеры вычисления
КПД для некоторых циклов ................................ 50
94
3. Реальные газы .................................................................................................. 55
3.1. Межмолекулярное взаимодействие ........................................................... 55
3.2. Учет объема молекул ................................................................................... 58
3.3. Уравнение Ван-дер-Ваальса ........................................................................ 59
3.4. Изотермы реального газа ............................................................................ 61
4. Примеры решения задач ................................................................................ 63
4.1. Опытные законы идеального газа.
Уравнение Клапейрона–Менделеева ......................................................... 63
4.2. Распределения Максвелла и Больцмана ................................................... 65
4.3. Закон равномерного распределения энергии по степеням
свободы, внутренняя энергия идеального газа .......................................... 68
4.4. Теплоемкость................................................................................................ 70
4.5. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам ................ 72
4.6. Циклы ............................................................................................................ 77
4.7. Энтропия ....................................................................................................... 78
5. Задачи для самостоятельного решения ....................................................... 80
5.1. Опытные законы идеального газа.
Уравнение Клапейрона–Менделеева ......................................................... 80
5.2. Распределения Максвелла и Больцмана .................................................... 82
5.3. Закон равномерного распределения энергии
по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа ................... 83
5.4. Теплоемкость................................................................................................ 84
5.5. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам ................ 85
5.6. Циклы ............................................................................................................ 89
5.7. Энтропия ....................................................................................................... 92
Библиографический список .................................................................................. 93
95
Сарина Марина Павловна
МЕХАНИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции
Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)
___________________________________________________________________________________
Подписано в печать 31.05.2016. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 300 экз.
___________________________________________________________________________________
Уч.-изд. л. 5,58. Печ. л. 6,0. Изд. № 347/15. Заказ № 845. Цена договорная
Новосибирского государственного технического университета
И ТЕРМОДИНАМИКА
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
И ТЕРМОДИНАМИКА
Учебное пособие
Редактор Л.Н. Ветчакова
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Дизайн обложки А.В. Ладыжская
Компьютерная верстка Л.А. Веселовская
Отпечатано в типографии
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
96
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]