Термодинамічні потенціали

5.1. Виходячі із другого начала термодинаміки, показати, що внутрішня енергія даної маси ідеального газу не залежить від його об’єму, а є функцією тільки температури (закон Джоуля).

5.16. Ртуть, яка знаходиться при та тиску атм, розширюють адіабатично та квазістатично до атмосферного тиску. Знайти зміну температури ртуті в цьому процесі, якщо коефіцієнт об’ємного розширення ртуті при цих умовах додатній і рівний , питома теплоємність ртуті кал/(г ), густина г/см³.

5.24. В металевій оболонці знаходиться вода при температурі та тиску атм. Оболонка раптом втрачає жорсткість і тиск води адіабатично швидко падає до 1 атм. Знайти кінцеву температуру води. Теплоємністю оболонки знехтувати. Густина води має максимум при температурі , причому різниця густин при 4 та 0 мг/см³.

5.28. При ізотермічному стиску () одного моля гліцерину від тиску атм до тиску атм виділяється теплота Дж. При адіабатичному стиску цього гліцерину на ті ж 10 атм затрачається робота мДж. Густина гліцерину г/см³, молекулярна маса г/моль, . Визначити по цим даним температурний коефіцієнт тиску гліцерину , а також коефіцієнт теплового розширення та ізотермічну стисненість .

5.32. Вільна енергія одного моля деякої речовини дається виразом , де А - деяка стала. Знайти теплоємність цієї речовини.

5.39. Знайти зміну ентропії рівноважного теплового випромінювання абсолютно чорного тіла при розширенні об’єму, занятого випромінюванням, від до , при постійній температурі . Тиск випромінювання , де [ерг/см³] – густина енергії випромінювання.

5.41. Всесвіт, вік якого років, заповнений рівноважним реліктовим випромінюванням з температурою К. Починаючи від епохи, коли температура складала К та утворилися нейтральні атоми, випромінювання слабко взаємодіяло з речовиною, адіабатично розширюючись разом із Всесвітом. Оцінити його вік до момента утворення нейтральних атомів. Швидкість розширення Всесвіту вважати постійною.

5.44. Тиск насиченої водяної пари при температурі 17 дорівнює 0.02 атм. Пара займає об’єм 10 л. Знайти зміну вільної енергії та ентропії системи при ізотермічному стиску до об’єму 5 л. Пару можна вважати ідеальним газом. Теплота пароутворення при цій температурі кДж/кг.

5.49. В одному із методів отримання низьких температур використовують охолодження газа при його дроселюванні через вентиль (процес Джоуля-Томсона). В іншому методі використовують охолодження газа при його оборотному адіабатичному розширенні. Показати, що при одних і тих же початковому та кінцевому тисках ( > ) зниження температури у другому методі більше, ніж у першому.

5.52. Океанські течії не тільки переносять великі маси води, але й виконують їх вертикальне перемішування. Оцінити зміну температури води , якщо велика маса води швидкою течією перенесена на глибину 1 км. Температура води в океані 12 , а величина температурного коефіцієнта розширення . Оцінити по цим даним ізотермічну стисненість океанської води, якщо відоме відношення для води.

5.54. Рівняння стану гумового стрижня має вигляд: де - розтягуюча сила, 0.013 Н/К, Т – температура, - довжина, = 1 м – початкова довжина. Стан стрижня проходить замкнутий цикл, який складається з 3-х оборотніх процесів:

1-2 – ізотермічного розтягу при до кінцевої довжини м;

2-3 – нагрівання при ;

3-1 – адіабатичного скорочення довжини стрижня до .

Зобразити цикл на - діаграмі. Обрахувати кількість теплоти, поглиненої та відданої стрижнем при деформації. Теплоємність усього стрижня Дж/К та не залежить від температури і деформації.

Дата добавления: 2015-05-26; Просмотров: 450; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!