§2.3. Первое начало термодинамики. Работа газа при изопроцессах
На (P,V)-диаграмме
изображены два циклических процесса.
Отношение
работ АI/АII,
совершенных в этих циклах, равно…
1) 2 2) -2 3)
4)
Решение: Работы,
совершаемые в циклах I
и II
равны площадям этих фигур, так как
Ответ: вариант 4. |
,
где
-
давление газа (ширина),
-
изменение объема газа (длина). Из
рисунка видно, что площадь фигуры I
в два раза меньше площади фигуры II.
Следовательно, отношение работ,
совершенных в этих циклах
Диаграмма
циклического процесса идеального
одноатомного газа представлена на
рисунке. Отношение работы за весь цикл
к работе при охлаждении газа равно…
1) 5 2) 1,5 3) 2,5 4) 3
Решение: Согласно
формуле
работа
совершается за счет изменения объема
при постоянном давлении. За весь цикл
1-2-3-4-1работа совершается только на
участках 2-3 и 4-1. Следовательно,
На
участке 2-3 происходит охлаждение газа
Ответ: вариант 2. |
(кДж)
=200·0,4=80
(кДж);
При адиабатическом расширении идеального газа …
1) температура и энтропия не изменяются
2) температура и энтропия возрастают
3) температура понижается, энтропия не изменяется
4) температура понижается, энтропия возрастает
Решение: Адиабатическим
называется процесс, при котором
отсутствует теплообмен ( Ответ: вариант 3. |
).
При адиабатическом расширении
температура системы уменьшается,
величина энтропии остается постоянной.
Изменение внутренней энергии газа произошло только за счет работы сжатия газа в …
1) изотермическом процессе
2) изобарном процессе
3) изохорном процессе
4) адиабатическом процессе
Решение: Согласно
первому закону термодинамики ( Ответ: вариант 4. |
)
(1) количество теплоты, переданное
системе, уходит на изменение ее
внутренней энергии и совершения
системой работы. Из выражения (1) видно,
что изменение внутренней энергии газа
возможно за счет работы сжатия газа
только при адиабатическом процессе,
т.е.
Одноатомному
идеальному газу в результате изобарического
процесса подведено количество теплоты
.
На увеличение внутренней энергии газа
расходуется часть теплоты
,
равная
1) 0,4 2) 0,25 3) 0,75 4) 0,6
Решение: При
изобарическом процессе (
Ответ: вариант 4. |
)
часть подведенной системе количества
теплоты уходит на изменение ее
внутренней энергии и часть на совершение
им работы, т.е.
,
§2.4. Второе начало термодинамики. Энтропия
На рисунке изображен
цикл Карно в координатах (T,S), где
S-энтропия. Адиабатное сжатие происходит
на этапе …
1) 2 – 3 2) 4 – 1 3) 1 – 2 4) 3 – 4
Решение: Адиабатическим называется процесс, при котором отсутствует теплообмен ( ). При адиабатическом сжатии температура системы увеличивается, величина энтропии остается постоянной. На рисунке этому соответствует этап 4-1. Ответ: вариант 2. |
Энтропия неизолированной термодинамической системы в процессе плавления вещества в ней …
1) увеличивается
2) убывает
3) остается постоянной
4) может как убывать, так и оставаться постоянной
Решение: Энтропия неизолированной термодинамической системы в процессе плавления вещества в ней убывает. Ответ: вариант 2.
|
В процессе изохорического охлаждения постоянной массы идеального газа его энтропия …
1) уменьшается
2) не меняется
3) увеличивается
Решение: Изменение энтропии идеального газа при переходе его из состояния 1 в состояние 2 задается соотношением:
При
изохорическом процессе
Ответ: вариант 1. |
(1), где
-
теплоемкость газа при постоянном
объеме,
-
универсальная газовая постоянная.
.
Следовательно, соотношение (1) примет
вид
(2),
т.е.изменение энтропии идеального
газа постоянной массы и объема зависит
от температуры. Поскольку газ охлаждается
(
<
),
то из выражения (2) видно, что его
энтропия уменьшается.
В процессе изобарического охлаждения постоянной массы идеального газа его энтропия …
1) увеличивается
2) не меняется
3) уменьшается
Решение: Изменение энтропии идеального газа при переходе его из состояния 1 в состояние 2 задается соотношением: (1), где - теплоемкость газа при постоянном объеме, - универсальная газовая постоянная. Из соотношения (1) следует, что изменение энтропии от давления, казалось бы, не зависит. Однако оно зависит от температуры. Поскольку газ охлаждается ( < ), то из выражения (1) видно, что его энтропия уменьшается. Ответ: вариант 3. |
В процессе обратимого адиабатического охлаждения постоянной массы идеального газа его энтропия …
1) уменьшается
2) не меняется
3) увеличивается
Решение: Для
адиабатического процесса
,т.е.
теплообмен с окружающей средой не
происходит. Следовательно, изменение
энтропии не происходит ( Ответ: вариант 2. |
).
Откуда,
,
т.е. адиабатический обратимый процесс
протекает при постоянной энтропии,
которого часто называют изоэнтропийным
процессом.