Контрольные вопросы
1. Сформулируйте первое начало термодинамики. Как выглядит его запись для изохорического процесса в газе? Для других изопроцессов?
2. Дайте понятие внутренней энергии системы. Запишите выражение для внутренней энергии идеального газа.
3. Что такое число степеней свободы? Как определяется это число для одно-, двух- и трехатомных молекул?
4. Запишите второе начало термодинамики. в чем его отличие от первого начала термодинамики?
5. Что определяет энтропия системы?
6. Как изменяется величина энтропии в обратимых и необратимых процессах?
7. Объясните статистический и термодинамический смысл энтропии.
Тесты
Вариант 1
1. Для какого процесса первый закон термодинамики имеет вид
Q = U2 - U1?
Варианты ответа: 1) изотермический; 2) изобарический;
3) изохорический; 4) адиабатический.
2. Как называется процесс, при котором теплоемкость постоянна?
Варианты ответа: 1) изохорический; 2) изотермический;
3) адиабатический; 4) изобарический; 5) политропический.
3. Определить число степеней свободы для молекул СО2. Считать, что имеют место все виды движений.
Варианты ответа: 1) i = 3; 2) i = 5; 3) i = 6; 4) i = 7; 5) i = 12;
6) нет верного ответа.
4. Идеальный газ перевели из состояния Р 0, V 0 в состояние 2 Р 0, V 0. Как при этом изменилась его внутренняя энергия?
Варианты ответа: 1) увеличилась; 2) не изменилась; 3) уменьшилась.
5. 
Сравнить работы, производимые газом в циклах I и II (рис. 3.21)
Варианты ответа:
1) А 1 = А 2; 2) А 1 < А 2; 3) А 1 > А 2.
6. Газ, совершающий цикл Карно, получает теплоту Q 1 = 60 кДж. Определить работу газа, если температура нагревателя в 3 раза больше температуры холодильника.
Варианты ответа: 1) 10 Дж; 2) 20 Дж; 3) 30 Дж; 4) 40 Дж; 5) 50 Дж;
6) нет верного ответа.
7. 
Один моль идеального одноатомного газа переходит из состояния I в состояние II одним из трех способов (рис. 3.22). Сравнить изменение внутренней энергии D U, приращение энтропии D S, количество теплоты Q, полученное газом в процессах 1, 2, 3.
Варианты ответа:
1) D U 1 = D U 2 = D U 3; 2) D U 1 = D U 2 > D U 3;
3) D U 1 > D U 2 > D U 3; 4) D U 1 < D U 2 < D U 3;
5) Q 1 = Q 2 = Q 3; 6) Q 1 > Q 2 > Q 3; 7) Q 1 < Q 2 < Q 3;
8) D S 1 = D S 2 = D S 3; 9) D S 1 > D S 2 >D S 3; 10) D S 1 < D S 2 < D S 3.
8. Как изменяется статистический вес состояния газа в процессах: а)при неизменном объеме увеличивается внутренняя энергия; б) при неизменной внутренней энергии увеличивается объем?
Варианты ответа: 1) уменьшается; 2) увеличивается; 3) не изменяется.
9.
 |
Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изобар 1-2 и 3-4 и двух изохор 2-3 и 4-1 (рис. 3.23). За один цикл работы тепловой машины энтропия рабочего тела…
1) возрастает; 2) уменьшается; 3) не изменяется.
10. Термодинамическая система включает цилиндр с газом, снабженный подвижным поршнем. Какой из графиков на рис. 3.24 представляет зависимость энтропии от времени в процессе квазистатического изотермического сжатия?
11. Газ расширяется обратимо: а) изотермически; б) изобарически; в) адиабатически. Начальные и конечные объемы во всех процессах совпадают. В каких случаях приращение энтропии газа минимально и максимально?
12. Для цикла, изображенного на рис. 3.25 (цикл Карно), определить теплоту Q1, получаемую рабочим телом от нагревателя, теплоту Q2 , отдаваемую рабочим телом холодильнику, и КПД цикла.
Вариант 2
1. Газ расширяется изобарически. Какие соотношения при этом справедливы? (D U – изменение внутренней энергии, А – работа, Q – количество теплоты)?
Варианты ответа: 1) D U = 0; 2) D U > 0; 3) D U < 0;
4) А = 0; 5) А >0; 6) А < 0;
7) Q = 0; 8) Q > 0; 9) Q < 0.
2. Молекулы двухатомного газа полностью диссоциированы. Как изменилась удельная теплоемкость газа? Молекулы газа считать жесткими.
Варианты ответа: 1)уменьшилась; 2) увеличилась; 3) не изменилась.
3. Определить число степеней свободы для молекул азота N2. Считать, что имеют место все виды движений.
Варианты ответа: 1) i = 3; 2) i = 5; 3) i = 6; 4) i = 7; 5) i = 8;
6) нет верного ответа.
4. В закрытом баллоне находится газ. При охлаждении его внутренняя энергия уменьшилась на 525 Дж. Какое количество теплоты отдал газ?
Варианты ответа: 1) 525 Дж; 2) 262,5 Дж; 3) 1050 Дж;
4) нет верного ответа.
5. Сравнить количество теплоты, полученное системой Q 1 и отданное системой Q 2 в цикле, изображенном на рис. 3.26.
Варианты ответа: 1) Q 1 > Q 2; 2) Q 1 < Q 2;
3) Q 1 = Q 2.
6. Водород совершает цикл Карно. При адиабатическом расширении давление уменьшается в 2 раза. КПД цикла…
1) 0,18; 2) 0,12; 3) 0,26;
4) 0,10; 5) 0,31;
6) нет верного ответа.
7. На каких стадиях циклического процесса, представленного графиком (рис. 3.27), энтропия газа возрастает?
Варианты ответа: 1)I, 2) II, 3) III.
8. Макроскопическая система находится при температуре Т = 350 К. Какое количество теплоты Q требуется для изотермического увеличения статистического веса в n = 1.0∙109 раз
Варианты ответа: 1) 2∙10-5; 2) 1∙10-7; 3) 1∙10-19; 4) 3∙10-23; 5) 7∙10-15
9.
 |
Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно (рис. 3.28), состоящему из двух изотерм 1-2 и 3-4 и двух адиабат 2-3 и 4-1. За один цикл работы тепловой машины энтропия рабочего тела…
1)… возрастает; 2)… не изменяется; 3)… уменьшается.
10. 
Из начального состояния 0 газ переходит в другие состояния 1, 2, 3, 4 различными способами (рис. 3.29). Какой график зависимости энтропии от температуры какому изопроцессу соответствует?
11. Мяч падает с одной и той же высоты: а) на гладкий пол; б) на рыхлый грунт. Сравнить приращения энтропии в системе взаимодействующих тел в обоих случаях.
Варианты ответа: 1) D S а = D S б; 2) D S а > D S б; 3) D S а < D S б.
12. На рис. 3.30 изображен цикл Карно. Тепло подводится на участке…
Варианты ответа: 1) 1-2, 2) 4-1, 3) 2-3, 4) 3-4.
Библиографический список
ДетлафА. А. Курс физики: учеб. пособие для втузов/ А. А.Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Высш. шк., 2000.
ЗисманГ.А. Курс общей физики/ Г.А.Зисман, М.Х. Тодес. - М.: Высш. шк.,1988.
КухлингХ. Справочник по физике/ Х. Кухлинг. - М.: Мир, 1982.
СавельевИ. В. Курс общей физики: учеб. пособие для втузов: в 3т./ И. В. Савельев. – М.: Наука, 1988 1т.
ТрофимоваТ. И. Курс физики: учеб. пособие для вузов/ Т. И. Трофимова. – 6-е изд., – М.: Высш. шк., 2000.
