Piv txwv ntawm lub cav cua sov (kev siv txoj cai thib ob ntawm thermodynamics)

9 Piv txwv ntawm cov teeb meem ntawm lub cav cua sov (kev siv txoj cai thib ob ntawm thermodynamics)

1. Hauv ib lub voj voog, lub cav nqus tau 3000 Joules ntawm cov cua sov los ntawm lub pas dej kub siab thiab tsis lees txais 1000 Joules ntawm cov cua sov rau lub pas dej kub qis. Txheeb xyuas qhov ua tau zoo ntawm lub cav cua sov!

Kev Sib Tham
Lub cav cua sov Lo lus "carnot" hauv cov lus nug ntawm nplooj ntawv no tsis zoo ib yam li lub cav Carnot. Lub cav Carnot yog lub cav cua sov zoo tagnrho thiab tsuas yog muaj nyob hauv kev xav xwb. Qhov sib txawv, lub cav cua sov uas tau hais hauv cov lus nug no yog lub cav cua sov tiag tiag, tsis yog lub cav cua sov theoretical (lub cav Carnot).
Nws yog paub :
Kub nqus tau (Q_H) = 3000 Joule
Cov cua sov tso tawm (Q_L) = 1000 Joule
Cov haujlwm tsim los ntawm lub tshuab (W) = 3000 - 1000 = 2000 Joules
Nug : Kev ua haujlwm ntawm lub cav cua sov (e)
Jawb :

2. Lub cav cua sov tsim tau 2000 Joules ntawm kev ua haujlwm thiab tsis lees txais 500 Joules ntawm cua sov hauv ib lub voj voog. Qhov ua tau zoo ntawm lub cav yog ...

Kev Sib Tham
Nws yog paub :
Cov haujlwm tsim los ntawm lub tshuab (W) = 2000 Joules
Cov cua sov tso tawm (Q_L) = 5000 Joule
Kub nqus tau (Q_H) = 2000 + 5000 = 7000 Joule
Nug : Kev ua haujlwm ntawm lub cav cua sov (e)
Jawb :

3. Lub cav tsheb muaj kev ua haujlwm zoo li 30%. Yog tias lub cav tsim tau 10.000 Joules ntawm kev ua haujlwm ib lub voj voog, pes tsawg cua sov raug tso tawm los ntawm lub cav ib lub voj voog?
Kev Sib Tham
Nws yog paub :
Kev Ua Haujlwm Zoo (e) = 30% = 30/100 = 0,3
Cov haujlwm tsim los ntawm lub tshuab (W) = 3000 Joules
Nug : Lub cua sov uas lub cav tau tso tawm txhua lub voj voog (Q_L)
Jawb :
Xam qhov kub uas nqus tau (Q)_H) siv cov mis ua haujlwm tau zoo (e) ntawm lub cav cua sov:
Kub yaj ib lub voj voog (Q)_L) = cua sov nqus (Q_H) - ua haujlwm tsim tawm (W)
Q_L = 10.000 Joules – 3000 Joules
Q_L = 7000 Joule

Kev ua haujlwm zoo ntawm cov cav cua sov, Carnot engines

4. Lub cav cua sov nqus tau 3.000 Joules ntawm cua sov los ntawm lub pas dej kub siab thiab tsis lees txais 2.400 Joules rau lub pas dej kub qis. Qhov ua tau zoo ntawm lub cav yog ....
A. 10%
B. 15%
C. 20%
D. 30%
E. 40%
Kev Sib Tham:
Nws yog paub :
Q_H = 3000 Joules, Q_L = 2400 Joule.
Nug :
Kev ua haujlwm zoo (e) ntawm lub cav cua sov?
Jawb :
Cov lus teb yog C.

5. Lub cav Carnot muaj lub thawv kub siab ntawm 300 ^oC thiab qhov kub qis reservoir 80 ^oC. Qhov ua tau zoo ntawm lub tshuab yog ...
A. 38%
B. 45%
C. 50%
D. 58%
E. 67%
Kev Sib Tham:
Nws yog paub :
T_L = 80^oC = (80 + 273) K = 353 K
T_H = 300^oC = (300 + 273) K = 573 K
Yog tias qhov kub thiab txias paub hauv Celsius units, nws yuav tsum tau hloov mus rau Kelvin units (Kelvin yog International System of units rau qhov kub thiab txias).
Nug :
Kev ua haujlwm zoo (e) ntawm lub cav Carnot?
Jawb :

Cov lus teb yog lawm yog A.

6. Qhov kub siab ntawm lub cav Carnot reservoir yog 600 K thiab nws qhov ua haujlwm tau zoo yog 60%. Yuav kom ua tiav 70% kev ua haujlwm tau zoo, qhov kub siab ntawm lub cav Carnot reservoir yuav tsum yog ...
A. 500 K
B. 800 K
C. 1000 K
D. 1200 K
E. 1500 K
Kev Sib Tham:
Nws yog paub :
Cov Ntaub Ntawv 1: T_H = 600 K, e = 60%
Cov Ntaub Ntawv 2: T_H = …. K ?, e = 70 %
Nug :
Kub siab (T_H)
Jawb :
Siv cov ntaub ntawv 1 los xam qhov kub qis (T_L).
Siv T_L thiab cov ntaub ntawv 2 los xam qhov kub siab (T_H):
Yuav kom ua tiav 70% kev ua haujlwm zoo, qhov kub siab = 800 Kelvin.
Cov lus teb yog B.

7. Saib daim duab PV ntawm lub cav Carnot hauv qab no. Yog tias W = 5000 Joules, ces qhov kub uas lub cav tso tawm ib lub voj voog yog...
A. 2.315 Joule
B. 3.475 Joule
C. 3.750 Joule
D. 5.000 Joule
E. 5.600 Joules

Kev Sib Tham:
Nws yog paub :
W = 5000 Joule
T_H = 780 K
T_L = 320 K
Nug :
Q₂ ?
Jawb :
Kev ua haujlwm ntawm lub cav Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59
Tsuas yog 59% ntawm cov cua sov siv los ua haujlwm. Siv cov ntaub ntawv no los xam cov cua sov uas lub cav Carnot nqus tau (Q₁).
(0,59)(Q₁) = 5000 Joule
Q₁ = 5000 Joules/0,59 = 8475 Joules
Tus nqi cua sov uas lub cav nqus tau yog 8475 Joules.
Tus nqi cua sov uas lub cav tso tawm ib lub voj voog:
W = Q₁ – Q₂
5000 Joules = 8475 Joules – Q₂
Q₂ = 8475 Joules – 5000 Joules
Q₂ = 3475 Joule
Cov lus teb yog B.

8. Saib daim duab PV ntawm lub cav Carnot hauv qab no! Yog tias cua sov nqus (Q₁) = 8000 Joules ces txoj haujlwm ua los ntawm lub cav Carnot yog ...
A. 1640 J
B. 4720 J
C. 5640 J
D. 6270 J
E. 8840 J

Kev Sib Tham:
Nws yog paub :
Q₁ = 8000 J
T_H = 820 K
T_L = 380 K
Nug :
W?
Jawb :
Kev ua haujlwm ntawm lub cav Carnot:
e = 1 – (T_L/T_H) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54
Tsuas yog 54% ntawm cov cua sov siv los ua haujlwm. Siv cov ntaub ntawv no los xam cov haujlwm uas lub cav Carnot ua (W).
(0,59)(8000) = 4720 Joules
Lub zog ua haujlwm los ntawm lub cav Carnot yog 4720 Joules.
Cov lus teb yog B.

9. Lub cav Carnot ua haujlwm ntawm lub thawv cua sov ntawm 520 ^oC thiab lub thawv txias 110 ^oC. Yog tias lub tshuab nqus tau 3000 Joules ntawm cua sov los ntawm lub pas dej kub, ces qhov kub uas lub tshuab tsis lees txais yog...
A. 450 joules
B. 800 joules
C. 1000 feeb
D. 1200 joules
E. 1440 joules
Kev Sib Tham:
Nws yog paub :
T_H = 520 + 273 = 793 K
T_L = 110 + 273 = 383 K
Q₁ = 3000 J
Nug :
Q₂ = ... ?
Jawb :
Kev ua haujlwm ntawm lub cav Carnot:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
Siv cov ntaub ntawv no los xam cov haujlwm uas lub cav ua tiav (W)
(0,52)(3000) = 1560 Joules
Lub tshuab ua haujlwm yog 1560 Joules.
Tus nqi cua sov uas lub cav tso tawm:
Q₂ = 3000 Joules – 1560 Joules
Q₂ = 1440 Joule
Lub cua sov uas lub cav tso tawm yog 1440 Joules.