Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия

1. На рисунке схематически изображен цикл Карно в координатах : Уменьшение энтропии имеет место на участке …

			3–4
			1–2
			2–3
			4–1

Решение: Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат (изотермического расширения 1–2, адиабатного расширения 2–3, изотермического сжатия 3–4 и адиабатного сжатия 4–1). Энтропия  определяется соотношением , где  – количество теплоты, сообщаемое системе. В адиабатном процессе энтропия не изменяется, так как адиабатный процесс протекает без теплообмена с окружающей средой. Для изотермического процесса согласно первому началу термодинамики . При сжатии работа газа отрицательна. Следовательно, при изотермическом сжатии рабочее тело отдает теплоту. Поэтому при изотермическом сжатии , то есть уменьшение энтропии имеет место на участке 3–4.

2. На рисунке схематически изображен цикл Карно в координатах : Увеличение энтропии имеет место на участке …

			1–2
			2–3
			3–4
			4–1

Решение: Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат (изотермического расширения 1–2, адиабатного расширения 2–3, изотермического сжатия 3–4 и адиабатного сжатия 4–1). Энтропия  определяется соотношением , где  – количество теплоты, сообщаемое системе. В адиабатном процессе энтропия не изменяется, так как адиабатный процесс протекает без теплообмена с окружающей средой. Для изотермического процесса, согласно первому началу термодинамики, . При расширении работа газа положительна. Следовательно, изотермическое расширение происходит за счет теплоты, получаемой рабочим телом. Поэтому при изотермическом расширении , то есть увеличение энтропии имеет место на участке .

3. В процессе кристаллизации вещества энтропия неизолированной термодинамической системы …

			убывает
			остается постоянной
			увеличивается
			может как увеличиваться, так и оставаться постоянной

Решение: Отношение  в обратимом процессе есть полный дифференциал функции состояния системы, называемой энтропией системы: . Образование кристаллической решетки при  кристаллизации вещества приводит к уменьшению энтропии: .

4. Если КПД цикла Карно равен 60%, то температура нагревателя больше температуры холодильника в ______ раз(а).

			2,5
			3
			2
			1,7

Решение: КПД обратимого цикла Карно равен: , или ; следовательно, ; отсюда и

5. Если количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику, уменьшится в 2 раза, то коэффициент полезного действия тепловой машины …

			увеличится на
			увеличится на
			уменьшится на
			уменьшится на

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