Termodynamika – powtórzenie przed maturą 5 = T Q S ∆ =∆ Kkg J c

Termodynamika – powtórzenie przed maturą
Zad.1. Wykres obok przedstawia trzy sposoby przejścia
gazu doskonałego ze stanu A do stanu C.
Prawdą jest, Ŝe:
a) największa zmiana energii wewnętrznej następuje
podczas przejścia ABC, a najmniejsza podczas ADC
b) największa zmiana energii wewnętrznej następuje
podczas przejścia ADC, a najmniejsza podczas ABC
c) zmiany energii wewnętrznej są we wszystkich trzech
sposobach przejścia identyczne
d) najmniejsza zmiana energii wewnętrznej następuje przy
bezpośrednim przejściu ze stanu A do C (przejście AC)
p
B
A
C
D
V
Zad.2. Przemiany gazu doskonałego z Zad.1. przedstaw we współrzędnych
a) (p,T)
b) (V,T)
Zad.3. W pewnej przemianie ogrzano gaz doskonały, dostarczając mu ciepło Q. Temperatura gazu wzrosła od T do 2T, a
ciśnienie od p do 2p. Jak zmieniła się energia wewnętrzna tego gazu?
Zad.4. W jakich przemianach wzór W = p (V2 – V1) wyraŜa pracę wykonaną przez gaz.
Zad.5. Gaz doskonały rozpręŜył się (zwiększył V) od stanu (p1,V1) do (p2,V2). W jakiej przemianie wykonał największą
pracę?
Zad.6. W jakich przemianach przyrost temperatury gazu doskonałego jest proporcjonalny do wykonanej nad nim pracy?
Zad.7. Gaz rozpręŜa się izotermicznie. Które stwierdzenie jest prawdziwe?
a) gaz nie pobiera ciepła z otoczenia
b) ciepło pobrane jest zuŜyte na pracę wykonaną przez gaz
c) ciepło dostarczone zamienia się w energię wewnętrzną gazu
d) ciepło dostarczone zamienia się częściowo w energię wewnętrzną gazu, częściowo na pracę wykonana przez
gaz
Zad.8. Gaz rozpręŜa się izobarycznie. Które stwierdzenie jest prawdziwe?
a) gaz nie pobiera ciepła z otoczenia
b) ciepło pobrane jest zuŜyte na pracę wykonaną przez gaz
c) ciepło dostarczone zamienia się w energię wewnętrzną gazu
d) ciepło dostarczone zamienia się częściowo w energię wewnętrzną gazu, częściowo na pracę wykonana przez
gaz
Zad.9. W ciągu jednego cyklu Carnota silnik wykonał prace 3·104 J i do chłodnicy zostało przekazane 7·104 J ciepła. Jaka
jest sprawność tego silnika.
Zad.10. Temperatura wewnątrz domu wynosi 27 0C, a na zewnątrz - 23 0C . Oblicz współczynnik sprawności
(skuteczności) pompy cieplnej klimatyzacji wykonującej cykl odwrotny do cyklu Carnota.
(Odp: η = 5 )
Zad.11. Oblicz zmianę entropii przy topnieniu 1 kg lodu w temperaturze 0 0C. Ciepło topnienia lodu q = 334 000 J/kg.
Skorzystaj z zaleŜności ∆S =
∆Q
T
Zad.12. Znajdujący się w naczyniu hel rozprasza się izobarycznie. W trakcie tego procesu gaz pobrał 15 kJ ciepła. O ile
zmieniła się energia wewnętrzna gazu? Oblicz prace wykonana przez gaz podczas rozpręŜania.
Zad.13. W cylindrycznym naczyniu o promieniu 14 cm znajduje się 20 g azotu. Gaz przyciśnięty jest tłokiem, na którym
leŜy cięŜarek o masie 75 kg. Temperatura gazu wynosi 17 0C. Jaką pracę wykona gaz, jeŜeli podgrzejemy go do
temperatury 250 0C? Jaką przy tym naleŜy doprowadzić ilość ciepła? Na jaka wysokość podniesie się tłok?
Zad.14. Ciepło właściwe pewnego metalu wynosi c = 226
J
. Oblicz, ile wynosi masa molowa tego metalu?
kg ⋅ K
Zad.15. Ile energii naleŜy dostarczyć, aby podgrzać od temperatury t1=0oC do t2=100oC kawałek cyny o masie 2360 g.
Masa molowa cyny µ=118 g/mol.
Zad.16. Trzy mole gazu zajmują objętość V=200 cm3 w temperaturze t=27oC. Jakie jest jego ciśnienie?
Zad.17. Oblicz gęstość wodoru, helu i chloru w warunkach normalnych. Masy molowe wynoszą odpowiednio
µH = 2
2
g
g
g
, µ He = 4
, µ Cl = 71
.
mol
mol
mol
Zad.18. Dwa mole wodoru poddano przemianie izobarycznej powodując wzrost temperatury od T1=300 K do T2 = 400 K.
Oblicz, jaką pracę wykonał gaz podczas tego procesu.
Zad.19. Oblicz, ile razy większe jest ciepło molowe przy stałym ciśnieniu od ciepła molowego przy stałej objętości dla
helu, tlenu, dwutlenku węgla.
Zad.20. Cykl silnika pokazany na wykresie składa się z dwu izochor i dwu izobar. Oblicz pracę wykonaną przez silnik w
jednym cyklu, ciepło pobrane i sprawność silnika. Czynnikiem roboczym jest gaz o cząsteczkach dwuatomowych.
p, kPa
2
2
1
3
4
1
1
2,5
V, dm3
Zad.21. Silnik cieplny pobiera z grzejnicy 12 kJ ciepła i z tego 4/5 oddaje do chłodnicy. Oblicz sprawność tego silnika.
Zad.22. Silnik o sprawności η = 20% wykonuje 100 kJ pracy. Ile ciepła pobiera, a ile oddaje ten silnik?
Zad.23. Silnik wykonał pracę, podnosząc ciało o masie m1 = 20 kg na wysokość h=50m. Równocześnie oddał do
chłodnicy tyle ciepła, Ŝe spowodowało ono stopienie się masy m2=1 kg lodu. Oblicz sprawność tego silnika.
Zad.24. Matura – grudzień 2005. Przemiany gazu (10 pkt)
Na wykresie p = f(V) przedstawiono dwie przemiany termodynamiczne zachodzące dla dwóch moli gazu doskonałego,
którego ciepło molowe przy stałej objętości ma wartość
3
R . R oznacza stałą gazową.
2
a) Podaj nazwy przemian przedstawionych na wykresie.
b) Oblicz wartości temperatur dla gazu w stanach oznaczonych punktami B i C, jeŜeli wiadomo, Ŝe temperatura gazu
w punkcie A ma wartość 963 K.
c) Oblicz wartości pracy wykonywanej w kaŜdym procesie i wartość ciepła pobieranego lub oddawanego przez gaz
w kaŜdej z tych przemian.
d) Oblicz zmianę energii wewnętrznej w przemianie AB i podaj, czy energia wewnętrzna zmalała, czy wzrosła.