Фізика / Домашн_ завдання 1-2 семестри / Cеместр1 / Домашн_ завдання / Другий закон термодинам_ки

Задачі для самостійного розв’язання

Тема: Другий закон термодинаміки. Цикли

1. Нагрівник теплової машини, яка працює за циклом Карно, має температуру 200С. Визначити температуру холодильника, якщо при отриманні від нагрівника кількості теплоти 1 Дж машина здійснює роботу 0,4 Дж.

2. Знайти зміну ентропії при нагріванні води масою 100 г від температури 0С до температури 100С і перетворенні води у пару при цій температурі.

3. Визначити зміну ентропії при ізотермічному розширенні кисню масою 10 г від об’єму 25 л до об’єму 100 л.

4. Ідеальна теплова машина отримує від нагрівника, температура якого 500 К, за один цикл 3360 Дж теплоти. Знайти кількість теплоти, що віддається за один цикл холодильнику, температура якого 400 К. Знайти роботу машини за один цикл.

5. В ідеальній тепловій машині кількість теплоти від нагрівника дорівнює 6,3 кДж. 80% цієї теплоти передається холодильнику. Знайти ККД машини і роботу за один цикл.

6. Ідеальний двохатомний газ кількістю 1 моль здійснює цикл, який складається з двох ізохор і двох ізобар. Найменший об’єм 10 л, найбільший 20 л, найменший тиск 246 кПа, найбільший 410 кПа. Знайти ККД циклу.

7. Ідеальний двохатомний газ кількістю 1 моль знаходиться під тиском 0,1 МПа при температурі 300 К. Його нагрівають при сталому об’ємі до тиску 0,2 МПа. Після цього газ ізотермічно розширюється до початкового тиску і потім стискується до початкового об’єму. Знайти ККД циклу.

8. Ідеальний багатоатомний газ здійснює цикл, що складається з двох ізохор і двох ізобар. Найбільший тиск газу у двічі більший за найменший, а найбільший об’єм у чотири рази більший за найменший. Визначити ККД циклу.

9. Ідеальний газ здійснює цикл Карно. Від нагрівника він отримує 4,2 кДж теплоти і здійснює роботу 590 Дж. Знайти ККД циклу. В скільки разів температура нагрівника більша за температуру холодильника?

10. В результаті ізохорного нагрівання водню масою 1 г тиск газу збільшився у двічі. Визначити зміну ентропії газу.

11. Знайти зміну ентропії при ізобаричному розширенні азоту масою 4 г від об’єму 5 л до об’єму 9 л.

12. Шматок льоду масою 200 г при температурі -10С, був нагрітий до температури 0С і розплавлений. Після цього вода була нагріта до температури 10С. Визначити зміну ентропії.

13. Ідеальна теплова машина здійснює за один цикл роботу 73,5 кДж. Температура нагрівника 100С, температура холодильника 0С. Знайти ККД циклу, кількість теплоти, яку отримує машина від нагрівника і кількість теплоти, яку машина віддає холодильнику.

14. Ідеальна теплова машина отримує від нагрівника 2,512 кДж теплоти. Температура нагрівника 400 К, температура холодильника 300 К. Знайти роботу, яку здійснює машина за один цикл і кількість теплоти, яка віддається холодильнику.

15. Знайти зміну ентропії при перетворенні 1 г води при 0С у пару при 100С.

16. Знайти зміну ентропії при плавленні 1 кг льоду при 0С.

17. Масу 640 г свинцю при температурі плавлення 327С вилили на лід (0С). Знайти зміну ентропії у цьому процесі.

18. Знайти зміну ентропії при переході 8 г кисню від об’єму 10 л при температурі 80С до об’єму 40 л при температурі 300С.

19. Маса 6 г водню розширюється ізобаричне від об’єму V₁ до об’єму V₂ = 2 V₁. Знайти зміну ентропії при цьому розширенні.

20. Маса 10 г азоту ізотермічно розширюється від об’єму V₁ = 2 л до об’єму V₂ = 5 л. Знайти зміну ентропії при цьому процесі.

21. Здійснюючи замкнений процес, газ отримав від нагрівника 4 кДж теплоти. Визначити роботу газу при цьому, якщо термічний ККД становить 0,1.

22. Ідеальний газ здійснює цикл Карно. Температура нагрівника у тричі більша за температуру холодильника. Нагрівник передав 42 кДж теплоти газу. Яку роботу здійснив газ?

23. Ідеальний газ здійснює цикл Карно. Температура холодильника дорівнює 290 К. В скільки разів збільшиться ККД циклу, якщо температура нагрівника збільшиться від 400 К до 600 К?

24. Ідеальний газ, що здійснює цикл Карно, 2/3 кількості теплоти, яку отримав від нагрівника, віддає холодильнику. Температура холодильника 280 К. Визначити температуру нагрівника.

25. Ідеальний газ здійснює цикл Карно. Температура нагрівника дорівнює 470 К, температура холодильника 280 К. При ізотермічному розширенні газ здійснює роботу 100 Дж. Визначити термічний ККД циклу, а також кількість теплоти, яку газ віддав холодильнику при ізотермічному стисканні.

26. Газ здійснює цикл Карно, віддав холодильнику 14 кДж теплоти. Визначити температуру нагрівника, якщо при температурі холодильника 280 К робота дорівнює 6 кДж.

27. Водень масою 100 г було ізобаричне нагріто таким чином, що його об’єм збільшився у 3 рази; потім водень було ізохоричне охолоджено таким чином, що тиск зменшився у 3 рази. Знайти зміну ентропії.

28. Якою має бути температура нагрівника, щоб при температурі холодильника 27С ККД ідеальної теплової машини складав 80%?

29. Ідеальна теплова машина отримує від нагрівника 10 кДж теплоти, 70% цієї теплоти передається холодильнику. Знайти ККД машини і роботу за один цикл.

30. Знайти зміну ентропії при перетворенні 1 г льоду при 0С у воду при 100С.