Перший закон термодинаміки

122. Водень масою 7 г має темпе­ратуру 27 °С. У результаті ізобарного нагрівання його об'єм збільшується вдвічі. Знайти роботу розши­рення газу, зміну його внут­рі­шньої енергії і теп­лоту, надану газу.

123. Деякий газ перебуває за температури 127 °С. Для ізобаричного нагрівання газу на 100 °С потрібно 4200 Дж теплоти. У процесі ізохо­ричного охолодження газ віддає 5040 Дж теплоти, а тиск газу зменшується в 3 рази. Визначити відношен­ня значень теплоємнос­тей за сталого тиску та сталого об'єму.

124. Водень масою 10 г нагріли на 200 °С. При цьому газу було на­дано теплоту 3,35·10⁴ Дж. Знайти зміну внутрішньої енергії газу й виконану ним роботу.

125. Азот масою 0,2 кг нагрівається за умов сталого тиску від 20 до 100 °С. Яку кіль­кість теп­лоти отримує газ? Який приріст внутріш­ньої енергії газу? Яку зовнішню ро­боту виконує газ?

126. У балоні за умов тиску 5·10⁶ Па і температури 390 К міститься 1 кмоль повітря. Пові­тря нагрі­вають так, що його внутрішня енергія збільшу­ється на 80 кДж. Ви­значити температуру, тиск і об'єм повітря після нагрівання.

127. У балоні ємністю 10 л міститься кисень за температури 27 °С й тиску 10⁷ Па. У про­цесі нагрі­вання кисень отримав 8500 Дж теплоти. Визначи­ти температуру й тиск кисню після нагрівання.

128. У закритому балоні міститься 20 г азоту й 32 г кисню. Визна­чити зміну внутрі­шньої енергії суміші газів у разі охолодження її на 28 К.

129. Маса азоту 10,5 г ізотермічно розширюється при температурі -23 °С так, що його тиск змінюється від 250 до 100 кПа. Обчислити роботу, яку виконує газ під час розширення.

130. Азот за умов тиску 0,1 МПа займає об'єм 4 л, а за умов тиску 0,8 МПа – 2 л. Визна­чити кіль­кість теплоти, надану газу в процесі пе­реходу з першого стану в другий, а також зміну внутрі­шньої енергії і виконану роботу, якщо процес споча­тку від­бу-ва­вся ізохорично, а по­тім – ізобарично. Побудувати графік процесу.

131. Кисень масою 2 кг займає об'єм 1 м³ і знаходиться під тиском 2 атм. Газ був нагрі­тий спочатку за умов сталого тиску до об'єму 3 м³, а потім за умов сталого об'єму - до тиску 5 атм. Знайти зміну внутрі­шньої енергії газу, виконану ним роботу й отриману теп­лоту. Побудувати графік процесу.

132. Під час адіабатичного розширення кисню з початковою температу­рою 47 °С його внутрі­шня енергія зменшувалася на 8400 Дж. Визначи­ти масу кисню, якщо його об'єм у результаті стискання змен­шився в 10 разів.

133. Один кіломоль азоту знаходиться в нормальних умовах. Під час адіабатичного роз­ши­рення газу його об'єм збільшився в 5 разів. Визначити зміну внутрішньої енер­гії та роботу, яку виконує га­з під час розширення.

134. 1 кг повітря, взятого за температури 20 °С, стискають так, що його тиск зростає від 9,8 до 98 Н/м². Обчислити роботу в разі ізотермічного та адіабатичного стиснення.

135. Під час адіабатичного стиснення кисню масою 1 кг була виконана робота 100 кДж. Визначити кінцеву температуру газу, якщо до стиснення кисню температура була 300 К.

 

Теплові двигуни

136. В оборотному циклі Карно робота ізотер­мічного стискання робо­чого тіла дорів­нює 700 Дж, температура нагрівача – 400 °С, температура холодильника – 15 °С. Визначити ККД циклу та роботу ізотермічного розширення.

137. Ідеальна теплова машина працює за циклом Карно. При цьому 80 % теплоти, яку отримує машина від нагрівача, передається холодильнику. Машина отримує від нагрівача 6,28 кДж теплоти. Знайти ККД циклу та роботу, яку виконує машина за один цикл.

138. Ідеальний газ здійснює цикл Карно. Температура нагрівача в 3 рази більша темпера­тури холодильника. Нагрівач віддає газу 42 кДж теплоти. Яку роботу ви­конав газ?

139. Теплова електростанція (ТЕЦ) потужні­стю 200 кВт споживає за 1 год роботи 80 кг ву­гілля з питомою теплотою згоряння 3,3·10⁷ Дж/кг. Температура котла дорівнює 400 °С, а темпера­тура холо­дильника – 15 °С. Визначити терміч­ний ККД ТЕЦ і порівняти його з ККД ідеальної машини Карно, що працює в умовах тих самих те­мпера­тур нагрівача і холодильника.

140. Ідеальна холодильна машина, яка пра­цює за оборотним циклом Карно, за один цикл виконує роботу 37 кДж, беручи теплоту від тіла з температурою – 10 °С та пе­редаючи теплоту ті­лу з темпе­ратурою 17 °С. Знайдіть кількість теп­лоти, взяту з холодного тіла за один цикл, і кіль­кість теплоти, віддану гарячому тілу за один цикл.

141. Споживана потужність холодильника 800 Вт. За 25 хв у холодиль­нику замерзає 3 л во­ди, що має початкову температуру 20 °С. Визна­чити кількість теплоти, яку хо­лодильник віддає в навколишнє середовище.

 

Зміна ентропії

142. Один кіломоль двохатомного газу на­грівається так, що його абсолютна термодина­мі­чна температура збільшується в 1,5 разу. Визна­чити зміну ентропії під час ізобаричного й ізохоричного нагрівання газу.

143. Повітря об'ємом 1 м³ має тем­пературу 0 °С і знаходиться під тиском 98 кПа. Під час ізотерміч­ного процесу об'єм повітря збільшується вдвічі. Ви­значити зміну ентро­пії повітря в цьому процесі.

144. Визначити зміну ентропії в ході перетво­рення 10 м³ льоду, що знаходиться за темпе­ра­тури 10 °С, на пару за температури 100 °С.

145. Кисень масою 10 г нагрівається від тем­ператури 50 °С до темпера­тури 150 °С. Ви­значи­ти зміну ентропії під час ізобарич­ного й ізохорич­ного нагрівання газу.

146. Визначити зміну ентропії в разі переходу 6 г водню від об'єму 20 л під тиском 150 кПа до об'єму 50 л під тиском 100 кПа.

147. Лід масою 2 кг при температурі 0 °С перетворюється на воду при тій самій темпера­ту­рі за допомогою пари з температурою 100 °С. Визначити масу витра­ченої при цьому пари й зміну ен­тропії системи “лід—пара”.

148. Змішали 5 кг води температурою 10°С із 8 кг води темпера­турою 80°С. Визначити темпе­ратуру суміші та зміну ентропії в результаті змішування.

149. Одноатомний газ виконує оборотний ізотермічний процес за тем­ператури 300 К. У хо­ді цього процесу газ виконує роботу 900 Дж. Ви­значити зміну ентропії газу.