V тарау. Термодинамика және электродинамиканың негізгі түсініктері мен теңдеулері
жүктеу/скачать 0,52 Mb.
|
5-тарау
| Термодинамиканың екінші заңы
2.1 Екі изохоралық, екі изобаралық процестерден тұратын айналма процесс (цикл) жасағанда, идеал газдың өндіретін жұмысы мен жылу мөлшерін анықтаңыз. Шешуі. Бастапқы күй соңғы күймен сәйкес келетіндіктен, айналма процестегі ішкі энергияның өзгерісі нольге тең. Сондықтан газдың қабылдаған Q жылуы мен жасаған А жұмысы бір-біріне тең. Изохоралық процестегі жұмыс нольге тең, ал сәйкес P=P1 изобаралық жағдай үшін жұмыс былай анықталады A1=P1 (V2–V1), және екінші изобара үшін A2=P2 (V1 –V2). Сонымен,
Q=A=(P1-P2) (V2-V1). 2.2 Екі изохоралық, екі изотермалық процестерден тұратын айналма процестер үшін, идеал газдың жұмысын анықтаңыз. Олардың тізбектелген күйлері келесі параметрлермен сипатталады 1) V1,T1; 2)V1,T2; 3) V2,T2; 4) V2,T1; 5) V1,T1. Жауабы. , мұндағы -идеал газдың киломоль саны. 2.3 Идеал жылу машинасы Карно циклы бойынша жұмыс істейді. Егер бір циклдің ішінде 4900 Дж жұмыс өндіріліп және суытқышқа 5,4 ккал жылу берілген болса, циклдің пайдалы әсер коэффициенті (п.ә.к.) қандай болады?
2.4 Карно циклы бойынша идеал жылу машинасы бір циклда 8 104 Дж жұмыс жасайды. Термостаттардың температуралары сәйкес 1000С және 00С болады. Мыналарды: а) жұмыстық дененің бір циклда қыздырғыштан алатын жылу мөлшерін, б) әрбір циклде суытқышқа беретін жылу мөлшерін, в) циклдің пайдалы әсер коэффициентін (п.ә.к.) табыңыз. Жауабы. Q13 105Дж; б) Q2=2,2 105Дж; в) =26,8%. 2.5 Массасы 5 кг көміртегі тотығы тұрақты қысымда 105 Дж жұмыс жасап ұлғаяды, одан кейін алғашқы температурасына жеткенше суынады да, қайтадан бастапқы көлеміне келгенше изотермиялық сығылады. P,V диаграммасына циклді салыңыз және мыналарды: а) изобаралық ұлғаюдың соңындағы температураны, б) изобаралық процестегі жүйенің қабылдаған жылу мөлшерін, в) циклдің пайдалы әсер коэффициентін (п.ә.к.) анықтаңыз. Бастапқы температура T1=3730K, жылу сиымдылықтары сp=0,23 ккал/(кг град) және сv=0,15 ккал/(кг град). Жауабы. T2=440,40K, б) Q=3,25 105 Дж, в) =А/Q0,025. 2.6 T1 температурадағы судың белгілі бір мөлшері T2 температурадағы массасы сондай мөлшерлі сумен араласады. Температуралар теңелгеннен кейінгі энтропияның соңғы күйі осы жүйенің энтропиясының бастапқы күйінен артық екендігін көрсетіңіз. Шешуі. Қайтымды процесс үшін энтропияның өзгерісі жүйенің бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады S=, мұндағы– қоспаның температурасы. Жылудың элементар мөлшері , сондықтан . Логарифм белгісінің астындағы шама бірден үлкен, себебі . Сондықтан энтропияның өзгерісі . 2.7 Массасы 100г сутегінің көлемі V1 –ден V2=2V1-ге дейін өзгеріп, изотермиялық ұлғайғандағы энтропияның өзгерісін есептеңіз. Газды идеал газ деп санаңыз. Жауабы. S0,96 103 Дж /град. 2.8 Массасы 1 кг ауаның температурасы 150-тан 1500C дейін артқанда изобаралық ұлғаяды. Ауаны идеал газ деп есептеп, тұрақты қысымдағы меншікті жылу сиымдылық 0,24 ккал/(кг град) болғандағы энтропияның өзгерісін анықтаңыз. Жауабы. S=0,094 ккал/ град = 3,94 102 Дж /град. 2.9 Әрқайсысының көлемі V0=10-3 м3 екі баллон трубка арқылы кранмен жалғастырылған. Бір баллонда қысымы P1=1,013 105 H/м2 және температурасы 200С сутегі, ал екіншісінде қысымы 3 P1 және температурасы 1000С гелий бар. Егер баллонның және трубканың қабырғалары қоршаған ортадан газдарды термоизоляциялаған болса, онда кранды ашқаннан кейін тепе-теңдік күйге келгендегі жүйе энтропиясының өзгерісін табыңыз. Газды идеал газ деп есептеңіз. Жауабы. S 0,67 Дж/град. 2.10 Екі 1) изобаралық, 2) изохоралық процестер үшін идеал газды T1 температурадан T2 температураға дейін қыздырғандағы энтропияның өсуін табыңыз. Cp және Cv жылу сиымдылықтары тұрақты. Бірінші жағдайдағы энтропияның өсуі екінші жағдаймен салыстырағанда қанша есе артық? Жауабы. 1) , 2) , 3). 2.11 V1 көлемнен V2 көлемге дейін қайтымды изотермиялық ұлғайғанда қыздырғыштан тепе-теңдік сәулелену кезіндегі алынған жылу мөлшерін Q анықтаңыз. Жауабы. . жүктеу/скачать 0,52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|