Ентропія. Зворотні та незворотні процеси

4.8. Теплові машини з довільною речовиною в якості робочого тіла виконують зворотні термодинамічні цикли, подані на рис. 4.8. Виразити ККД цих циклів через максимальну та мінімальну температури газа.

4.15. Зворотній цикл складається з послідовних процесів адіабатичного розширення, ізобаричного стиснення та ізохоричного нагрівання. Визначити ККД, якщо максимальна зміна ентропії робочого тіла в циклі в одиницях дорівнює . Рівняння стану робочого тіла не задано, але відомо, що теплоємності та сталі, причому

4.25. В координатах (рис. 4.25) цикл зображається трикутником , у якого сторона є адіабатою. Температури вершин трикутника дорівнюють , , . Над робочим тілом виконана робота . Обрахувати кількість теплоти, віддану холодильнику, тобто на частині

4.35. До якої максимальної температури можна нагріти одне з трьох однакових тіл, які знаходяться спочатку при температурах , та Вважати, що теплообмін з навколишнім середовищем відсутній та є можливість реалізовувати теплообмін між тілами будь-яким фізично допустимим способом.

4.42. Два балони з об’ємами кожен з’єднані трубкою з краном. В одному з них знаходиться водень при тиску 1 атм та температурі , а в іншому – гелій при тиску 3 атм та температурі . Знайти зміну ентропії системи після відкривання крана та досягнення рівноважного стану. Стінки балону та трубки забезпечують повну теплоізоляцію газів від навколишнього середовища.

4.47. Ідеальний одноатомний газ в кількості , який знаходиться при температурі , розширюється без підводу та віддачі тепла в порожній посуд через турбіну, незворотнім чином виконуючи роботу (мал. 4.47). Після цього газ квазистатично стискується: спочатку ізотермічно, а потім адіабатично, повертаючись в першопочатковий стан. При цьому стисненні затрачається робота . Знайти зміну ентропії газу при розширенні.

4.53. Перегріта вода в кількості знаходиться під тиском та має температуру . Визначити зміну ентропії цієї системи при адіабатичному нерівноважному переході її в рівноважний стан, який складається із води та її насиченої пари при температурі та тиску Питому теплоємність води вважать постійною і рівною

4.59. В замкнутій трубі з об’ємом знаходиться суміш двох газів в рівних кількостях (мал. 4.59). Початковий тиск рівний . Біля країв труби знаходяться поршні; кожен з них прозорий лише для одного з газів. При переміщенні поршнів в середню точку гази повністю розділюються. Безпосередньо порахувати роботу , яку виконують поршні при ізотермічному переміщенні, та порівняти відношення із зміною ентропії.

4.71. Теплова машина з одним молем ідеального одноатомного газу в якості робочого тіла виконую оборотній цикл, який складається із процеса 1-2, графік якого являє собою в координатах відрізок прямої лінії, та ізотерми 2-а-1 (мал. 4.71). Відношення , а температура на ізотермі рівна . Представити цикл в координатах та визначити максимальну зміну температури та ентропії робочого тіла під час циклу.

4.74. Речовина, рівняння стану якої невідоме, виконує замкнутий цикл, який складається з чередуючихся трьох ізотерм та трьох адіабат (рис. 4.74). Температури на ізотермах 1-2, 3-4 та 5-6 відносяться як 1:0.9:0.8. Пари точок (6 та 2) і (6 та 4) належать політропам, теплоємності яких відносяться як 1:4. Визначити ККД циклу.

4.76. Один моль ідеального двохатомного газу знаходиться в вертикальному тепло ізольованому циліндрі при температурі Газ закритий рухомим непроводячим тепло поршнем, який спочатку утримуються від падіння, так як його маса в раза більша за врівноважуючу тиск газа масу, тобто ( площа поршня). Потім поршень відпускають, і він падає. Після зупинки його квазістатично піднімають на початкову висоту. Знайти кінцеву температуру газа та зміну ентропії .

Дата добавления: 2015-05-26