Задачи по термодинамике с подробными решениями

Иван Иван 07 Февраль 2020 146 Время чтения: 8 минут
Содержание
Содержание

    В этой статье подробно разберем решение нескольких задач из разных разделов термодинамики.

    Наш телеграм – это полезная информация для всех студентов каждый день, присоединяйтесь.

    Задачи по термодинамике с решениями

    Прежде чем начать, вспомним, какие задачи мы уже решали раньше:

    Также напомним, что прежде чем начинать решать задачи, полезно ознакомиться с общей памяткой, а при решении держать под рукой полезные формулы.

    Задача №1 на уравнение состояния газа

    Условие

    Кислород массой m=0.032кг находится в закрытом сосуде под давлением p=0,1МПа при температуре T=290К. После нагревания давление в сосуде повысилось в 4 раза. Определите: 1) объем сосуда; 2) температуру, до которой газ нагрели; 3) количество теплоты, сообщенное газу.

    Решение

    Запишем уравнение состояния газа и найдем объем:

    При изохорном процессе:

    Сообщенное газу количество теплоты:

    Зная, что для двухатомного кислорода число степеней свободы молекулы i=5, вычислим:


    Ответ: 1) 24 л, 2) 1160 К, 3) 578.4 Дж.

    Задача №2 на цикл Карно

    Условие

    Идеальный газ совершает цикл Карно при температурах нагревателя 400 К и холодильника 290 К. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия цикла, если температура нагревателя возрастёт до 600 К?

    Решение

    Коэффициент полезного действия цикла Карно:

    Коэффициенты полезного действия цикла Карно при разных температурах нагревателя соответственно:

    Найдём отношение коэффициентов:

    Следовательно, коэффициент полезного действия цикла Карно увеличится в 1,88 раза.

    Ответ: КПД увеличивается в 1,88 раза.

    Задача №3 на МКТ

    Условие

    В баллоне объёмом 0,05 м3 находится 0,12 кмоля газа при давлении 0,6∙10^7 Па. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы газа.

    Решение

    Средняя кинетическая энергия поступательного движения:

    где Т  – термодинамическая температура идеального газа. Из уравнения Менделеева-Клапейрона найдем температуру:

    Тогда:
     

    Подставим значения и вычислим:


    Ответ: 6,23*10^-21 Дж.

    Задача №4 на внутреннюю энергию газа

    Условие

    Один моль одноатомного идеального газа изобарно расширяется от объема 5 литров до 10 литров при давлении в 202 кПа. Как изменилась внутренняя энергия газа в этом процессе?

    Решение

    Для одноатомного газа i=3. Для внутренней энергии идеального газа запишем, выражая температуру через уравнение Клапейрона-Менделеева:

    Ответ: 1515 Дж

    Задача №5 на изопроцессы

    Условие

    Кислород, занимающий при давлении р1 объем V1, расширяется в n раз. Определите конечное давление и работу, совершаемую газом. Рассмотрите следующие процессы: 

    1. Изобарный. 
    2. Изотермический. 
    3. Адиабатный.

    Решение

    1) При изобарном процессе давление не меняется, работа газа:

    2) при изотермическом процессе:

    Работа газа:

    3) уравнение адиабаты:

    Ответ: см. выше

    Вопросы по термодинамике

    Вопрос 1. Сформулируйте первое начало термодинамики.

    Ответ. Первое начало термодинамики гласит:

    Теплота, полученная системой, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил.

    В другой формулировке первое начало утверждает невозможность построения вечного двигателя первого рода.

    Вопрос 2. Что такое идеальный газ?

    Ответ. Идеальный газ – это математическая модель газа, в которой соударения между молекулами газа абсолютно упруги, между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь.

    В расширенной модели идеального газа его молекулы имеют сферическую форму

    Вопрос 3. Что такое термодинамическая система?

    Ответ. Термодинамическая система – это физическая система, состоящая из из большого количества частиц, способная обмениваться с окружающей средой энергией и веществом. Такую систему можно описать статистическими законами.

    Вопрос 4. Сформулируйте второе начало термодинамики.

    Ответ. У второго начало терможинами есть несколько формулировок. Вот одна из них:

    Теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому.

    Вопрос 5. Что такое теплоемкость?

    Ответ. Теплоемкость – физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу, чтобы увеличить его температуру на 1 градус.

    Если у вас есть вопросы по термодинамике, на которые вы ищете ответы, оставляйте их в комментариях. А если не получается решить какую-то задачу, спросите у экспертов профессионального студенческого сервиса, они обязательно помогут.

    Оцените материал
    146
    Узнать стоимость
    Примеры работ
    Посмотрите примеры наших работ
    Мы выполнили 652 471 работ
    Управление персоналом
    Тема: «Теоретические характеристики обеспечения эффективных социально-трудовых отношений в современных экономико-управленческих процессах управления персоналом»
    Время выполения: 7 дней
    Стоимость заказа: 9 000 руб.
    Смотреть работу
    Экономическая социология
    Тема: «Проблемы и перспективы развития социальной защиты безработных в РФ»
    Время выполения: 8 дней
    Стоимость заказа: 9 500 руб.
    Смотреть работу
    Медицина
    Тема: «Гормональная фаза деятельности организма: состав и структурная организация эндокринной системы»
    Время выполения: 3 дней
    Стоимость заказа: 700 руб.
    Смотреть работу
    Психология
    Тема: «Виды психологического консультирования и их специфика»
    Время выполения: 2 дней
    Стоимость заказа: 500 руб.
    Смотреть работу
    Психология личности
    Тема: «Теоретические аспекты изучения готовности к выбору профессии и склонности к риску у старшеклассников с различным типом характера»
    Время выполения: 5 дней
    Стоимость заказа: 2 300 руб.
    Смотреть работу
    Педагогика
    Тема: «Основные возрастные особенности формирования учебной деятельности»
    Время выполения: 6 дней
    Стоимость заказа: 2 000 руб.
    Смотреть работу
    Экономика предприятия
    Тема: «Факторы, влияющие на оборачиваемость дебиторской задолженности»
    Время выполения: 8 дней
    Стоимость заказа: 2 000 руб.
    Смотреть работу
    Педагогическая психология
    Тема: «Отчет по психолого-педагогической практике»
    Время выполения: 9 дней
    Стоимость заказа: 2 300 руб.
    Смотреть работу
    Психология здоровья
    Тема: «Роль занятий физической культурой в процессе формирования психических качеств личности»
    Время выполения: 2 дней
    Стоимость заказа: 900 руб.
    Смотреть работу
    Гражданское право
    Тема: «Правомерное поведение, правонарушения и юридическая ответственность»
    Время выполения: 3 дней
    Стоимость заказа: 1 000 руб.
    Смотреть работу
    Комментарии отсутствуют
    Написать комментарий
    Оставить комментарий
    {$ errors.username[0] $}
    Вы уже наш клиент? Авторизуйтесь .
    {$ errors.email[0] $}
    Пользователь с таким email уже существует! Авторизуйтесь .
    {$ errors.content[0] $}
    Оставляя комментарий, я соглашаюсь на обработку своих персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности