§III.2.2 второй закон термодинамики

1. Какие состояния называются равновесными и неравновесными?

2. Какие процессы называются равновесными, и какие неравновесными?

3. Какие процессы называются обратимыми, какие – необратимыми? Может ли равновесный процесс быть обратимым?

4. Какие процессы называют круговыми? Обязательно ли круговой процесс должен быть и обратимым?

5. Запишите общее выражение для к.п.д. любого кругового процесса.

6. Сформулируйте второй закон термодинамики.

7. Какие следствия вытекают из второго начала термодинамики, касающиеся работы теплового двигателя?

8. Из каких процессов состоит цикл Карно? Покажите на диаграмме цикла те его участки, которые соответствуют контакту рабочего вещества с нагревателем и холодильником. На каких участках рабочее вещество не имеет теплообмена с окружающей средой?

9. Как, пользуясь диаграммой цикла Карно, подсчитать работу, совершенную газом при расширении?

10. Выведите из общего выражения для к.п.д. любого кругового процесса формулу к.п.д. для цикла Карно. Почему к.п.д. цикла Карно определяется только температурами нагревателя и холодильника?

11. Приведите примеры реально осуществимых круговых замкнутых процессов (циклов).

12. Приведите различные формулировки второго закона термодинамики.

13. Что такое приведенное количество теплоты? Что такое энтропия?

14. Чему равно изменение энтропии обратимого и необратимого цикла?

15. Как связана термодинамическая вероятность состояния с энтропией (уравнение Больцмана)?

16. Что такое флуктуация? Является ли броуновское движение проявлением флуктуации?

17. Найти коэффициент полезного действия цикла, состоящего из двух изобар и двух изотерм.

18. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура нагревателя в 4 раза выше абсолютной температуры холодильника. Какую долю теплоты, получаемой за один цикл от нагревателя, газ отдает холодильнику?

19. Найти изменение энтропии при превращении 10 г льда, взятого при -20⁰С, в пар при 100⁰С.

20. В результате изохорического нагревания одного грамма водорода давление газа увеличилось в 2 раза. Определить изменение энтропии.

21. 10 г водорода расширяется изобарически до удвоенного объема. Найти изменение энтропии.

§III.2.3 реальные газы

1. В чем состоят основные отличия модели реального газа от модели идеального газа?

2. Используя уравнение состояния идеального газа получите уравнение состояния реального газа (уравнение Ван – дер– Ваальса)?

3. Какие имеются основания считать, что уравнение Ван – дер – Ваальса в большей мере отвечает свойствам газа, чем уравнение Менделеева – Клапейрона?

4. Запишите уравнение Ван –дер–Ваальса для одного моля газа, для массы m. Объясните все параметры, входящие в него.

5. Найти выражение для работы А, совершаемой киломолем газа при изотермическом расширении. Считать, что газ подчиняется уравнению Ван – дер – Ваальса.

6. Изобразите систему изотерм Ван–дер–Ваальса. Что означает точка перегиба? На какой изотерме имеется эта точка?

7. Изобразите систему опытных изотерм для реального газа. Что означают участки кривых, параллельные оси абсцисс? На плоскости р,V укажите области газа, пара, жидкости и двойной фазы. Покажите на диаграмме точку, соответствующую критическому состоянию.

8. Что называется критическим состоянием вещества? У всех ли веществ имеется критическое состояние?

9. Что такое критическая температура, давление, объем?

10. Вычислить критическую температуру Т_кр и критическую плотность ρ_кр углекислого газа (СО₂).

11. Можно ли газ обратить в жидкость при температуре выше критической? При давлении выше критического? При объеме больше критического?

12. Какой пар принято считать насыщенным? Укажите на диаграмме опытных изотерм в осях (р,V) области с насыщенным и ненасыщенным паром.

13. Какому давлению соответствуют горизонтальные участки опытных изотерм?

14. Зависит ли внутренняя энергия реальных газов от объема?

15. В чем состоит эффект Джоуля – Томсона? Каковы его причины?

16. Объясните отрицательный эффект Джоуля – Томсона (нагревание газа при расширении без подвода теплоты). Какую роль при этом выполняет потенциальная энергия взаимодействия молекул? Зависит ли эта энергия от температуры?

17. Как изменилось бы давление внутри газа, если бы силы притяжения между молекулами исчезли?

18. Найти внутреннее давление воды.

19. Один киломоль идеального газа и один киломоль реального газа занимают один и тот же объем и имеют одинаковую температуру. Какой газ будет оказывать большее давление на стенки сосуда и насколько?

20. Найти значения критических параметров для воды и ее критическую плотность.