Контрольная работа: Законы классической термодинамики
= 
-147,2
кДж
Получили отрицательное значение, значит самопроизвольное протекание реакции возможно.
Переведем температуру в шкалу Кельвина:
Т = 273 + 95 = 368 К.
Для расчета воспользуемся уравнением:
Рассчитаем величины изменения энтальпии и
энтропии:
= 
= 
Переведем:
,18 Дж/К = -0,01718 кДж/К.
И тогда:
поэтому самопроизвольное протекание данного процесса при 95°С возможно.
Ответ: -147,3 кДж; возможно.
2. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагрева равна 470 К, температура холодильника равна 280 К. При изотермическом расширении газ совершает работу 100 Дж. Определить КПД, а также количество теплоты, которое газ отдает холодильнику при изотермическом сжатии.
Дано:
Т1 = 470 К
Т2 = 280 К- const (изотермический процесс)
А = 100 Дж
Найти:
η - ?- ?
Решение:
КПД цикла Карно равен:
0,404 или 40,4%.
С другой стороны, КПД цикла Карно равен:
(1)
Или
; (2).
При изотермическом процессе изменение внутренней
энергии равно нулю, поэтому всё подводимое тепло идет на совершение работы:
Имеем из формулы (2):
;
отсюда:
Окончательно:
.
59,6 Дж.
Ответ: 
;
.
. Идеальный газ совершает цикл, состоящий из двух адиабат и двух изобар. На каких участках: а) совершенная газом работа больше (меньше) нуля; б) полученное газом тепло больше (меньше) нуля? Ответ обосновать.
Решение:
Для примера рассмотрим цикл газотурбинной установки со сгоранием топлива при р = const (см. [2], стр. 179).
На участке 1-2:
Процесс изобарный (р1 - const).
По закону Гей-Люссака: 
,
но 
.
Работа при изобарном процессе на участке 1-2
больше нуля:
.
Количество теплоты при изобарном процессе на
участке 1-2 больше нуля:
.
На участке 2-3:
Процесс адиабатический (Q=0).
При адиабатическом процессе связь между
начальным и конечным состоянием:
, но 
.
Работа при адиабатическом процессе на участке
2-3 меньше нуля:
Количество теплоты при адиабатическом процессе
равно нулю: 
На участке 3-4:
Процесс изобарный (р2 -const).
По закону Гей-Люссак а: 
,
но 
.
Работа при изобарном процессе на участке 3-4
меньше нуля:
Количество теплоты при изобарном процессе на
участке 3-4 меньше нуля:
На участке 4-1:
Процесс адиабатический (Q=0).
При адиабатическом процессе связь между
начальным и конечным состоянием:
, но 
.
Работа при адиабатическом процессе на участке
4-1 больше нуля:
Количество теплоты при адиабатическом процессе
равно нулю:
Замечание: Если изменить
направление обхода по циклу на противоположное, то знаки для работы и
количества теплоты тоже сменятся на противоположные.
Список литературы и Интернет-ресурсов,
использованных при выполнении контрольной работы
1. Базаров И.П. Термодинамика: Учеб. для вузов. - М.: Высш. шк., 1991. - 376с.
. Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Т. 1: Теория равновесных систем: Термодинамика: Учебное пособие. - М.: Едиториал УРСС, 2002. - 240 с.
. Термодинамика: конспект лекций (презентаций) / сост. А.Г. Князева. - Томск: Изд-во ТПУ, 2014.
. Серова Ф.Г., Янкина А.А. Сборник задач по термодинамике. - М.: "Просвещение", 1976. - 166 с.
. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике: Учеб. пособие. - М.: Высш. школа, 1981. - 496 с.
. Физические величины. Справочник / Под ред И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.
. Энциклопедия https://ru.wikipedia.org.
.
Химический факультет МГУ http://www.chem.msu.su/