Задачі для самостійного розв’язування. Приклади розв’язування задач

Приклади розв’язування задач

Другий закон термодинаміки

Перший закон термодинаміки

Збільшення внутрішньої енергії тіла може бути спричинене передаванням кількості теплоти, а також виконанням роботи А. Перший закон термодинаміки формулюється так: зміна внутрішньої енергії Δ U системи дорівнює сумі роботи А, виконаної над системою зовнішніми силами і наданої їй кількості теплоти.

Якщо роботу виконує система над зовнішніми тілами, то, тоді

Кількість теплоти, що надана системі, йде на збільшення її внутрішньої енергії і виконання системою роботи проти зовнішніх сил.

1) Ізохорний процес: Δ V = 0, A=0, отже, де - питома теплоємність при сталому об’ємі.

2) Ізобарний процес:

. А= R Т

3) Ізотермічний процес: Δ Т=0, Δ U=0, якщо ізотермічне нагрівання, A>0,, Q>0 газ отримує енергію ззовні.

При ізотермічному стисканні A<0, Q<0 тому тому, газ віддає енергію навколишньому середовищу.

Процес, який відбувається без теплообміну з навколишніми тілами, називається адіабатичним. Адіабатичними можна наближено вважати процеси, які швидко відбуваються. Отже, в такому процесі Q = 0,, тобто робота виконується за рахунок зміни внутрішньої енергії тіла.

Неможливий круговий процес, єдиним результатом якого є перетворення теплоти, одержаної від нагрівника, у еквівалентну їй роботу.

М.Планк: «У природі неможливий процес, єдиним результатом якого був би перехід теплоти повністю в роботу».

К. Клаузіс: «Теплота не може сама собою переходити від тіла з нижчою температурою до тіла з вищою температурою».

1. Тіло масою 5кг падає з висоти 3м. На скільки збільшиться внутрішня енергія тіла (втрату енергії в навколишньому середовищі до уваги не брати)?

Розв’язання:

Відповідь: внутрішня енергія збільшилася на 150Дж.

2. Газ, який займає об’єм 20л за нормальних умов, було ізобарно нагріто до 80⁰С. Визначити роботу розширення газу.

Розв’язання:

Робота розширення газу: А =

Відповідь: А = 590 Дж.

3. У калориметрі змішують три рідини, які хімічно не взаємодіють, масою: m₁ = 1кг, m₂= 10кг, m₃=5кг, відповідно з температурами 6°C, -40°C, 60°C і питомими теплоємностями 2000, 4000, 2000. Визначити температуру q суміші і кількість теплоти, потрібну для наступного нагрівання суміші до t = 6°C.

Розв’язання:

Відповідь: q = 254К; Q = 1,3 · 10⁶Дж.

1. Газ, який займає об’єм 20л за нормальних умов, ізобарно нагріто до 80°С. Визначити роботу розширення газу.

Відповідь: 550 ДЖ.

2. В циліндрі під тиском 19,6 · 10⁴ Па міститься 1м³ повітря при 273К. Яка буде виконана робота при ізобаричному нагріванні його на 10К?

Відповідь: А = 7330 Дж.

3. Повітря перебуває при 273К під тиском 14,7 · 10⁴Па. Яку роботу виконує 10³м³ повітря при ізобаричному розширенні, якщо температура його підвищиться до 273К?

Відповідь: 11 Дж.

4. Під час ізотермічного розширення ідеальний газ виконав роботу 20 Дж. Яку кількість теплоти надано газу?

Відповідь: 20 Дж.

5. Коли у воду, що має температуру 10°С, вкинули тіло, нагріте до 100°С, через якийсь час встановилась загальна температура 40°С. Яку температуру матиме вода, якщо, не виймаючи першого тіла, в неї кинули ще одне таке саме тіло, нагріте теж до температури 100°С?

Відповідь: 55°С.

6. Для приготування ванни, місткість якої 200л, змішали холодну воду при температурі 10°С з гарячою при температурі 60°С. Які об’єми холодної і гарячої води треба взяти, щоб у ванні встановилася температура 40°С?

Відповідь: 80л, 120л.

7. Для ізобарного нагрівання 800 молів газу на 500К їм було надано 9,4 МДж теплоти. Визначити роботу газу, а також його внутрішню енергію.

Відповідь: 3,3 МДж, 6,1 МДж.

Дата добавления: 2014-01-04