Термодинамика – көйгөйлөр жана аларды чечүү жолдору
Термодинамиканын биринчи мыйзамы
1. Төмөндөгү PV графигине таянып, I процессинде газдын аткарган жумушунун II процессинде газдын аткарган жумушуна болгон катышы кандай ?
Белгилүү:
1-процесс:
Басым (P) = 20 Н/ м2
Баштапкы көлөм (V1 ) = 10 литр = 10 дм³ = 10 x 10 -3 м³
Акыркы көлөм (V2 ) = 40 литр = 40 дм3 = 40 x 10 -3 м3
2-процесс:
Процесс (P) = 15 Н/ м2
Баштапкы көлөм (V1 ) = 20 литр = 20 дм³ = 20 x 10 -3 м³
Акыркы көлөм (V2 ) = 60 литр = 60 дм3 = 60 x 10 -3 м3
Керектүү: Газдын аткарган жумушунун катышы
Чечим:
I процессинде газдын аткарган жумушу:
W = P ΔV = P (V 2 –V 1 ) = (20)(40-10)(10 -3 м 3 ) = (20)(30)(10 -3 м 3 ) = (600)(10 -3 м 3 ) = 0.6 м 3
II процессте газдын аткарган жумушу:
W = P ΔV = P (V 2 –V 1 ) = (15)(60-20)(10 -3 м 3 ) = (15)(40)(10 -3 м 3 ) = (600)(10 -3 м 3 ) = 0.6 м 3
I жана II процесстердеги газдын аткарган жумушунун катышы:
0.6 м 3 : 0.6 м 3
1: 1
2.
Төмөндөгү графикке таянып, AB процессинде гелий газынын аткарган иши кандай?
Белгилүү:
Басым (P) = 2 x 10 5 Н/м 2 = 2 x 10 5 Паскаль
Баштапкы көлөм (V1 ) = 5 см3 = 5 x 10 -6 м3
Акыркы көлөм (V2 ) = 15 см3 = 15 x 10 -6 м3
Изделет: AB процессинде газ менен аткарылган жумуш
Чечим:
W = ∆P ∆V
W = P ( V2 – V1 )
W = (2 x 10 5 )(15 x 10 -6 – 5 x 10 -6 )
W = (2 x 10 5 )(10 x 10 -6 ) = (2 x 10 5 )(1 x 10 -5 )
W = 2 Джоуль
3.
Төмөндөгү графикке таянып, AB процессинде кандай жумуш аткарылат?
Белгилүү:
Баштапкы басым (P1 ) = 4 Па = 4 Н/ м2
Акыркы басым (P2 ) = 6 Па = 6 Н/ м2
Баштапкы көлөм (V1 ) = 2 м3
Акыркы көлөм (V2 ) = 4 м3
Изделет: аткарылган иш Мен ab иштетем
Чечим:
Газдын аткарган иши = ab ийри сызыгынын астындагы аянт
W = үч бурчтуктун аянты + тик бурчтуктун аянты
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Джоуль
4. Төмөндөгү графикке таянып, ABCA процессинде кандай иш аткарылганын көрсөтүңүз.
Чечим:
Жумуш (W) = ABC үч бурчтугунун аянты
W = ½ (20-10)(6 x 10 5 – 2 x 10 5 )
W = ½ (10)(4 x 10 5 )
W = (5)(4 x 10 5 )
W = 20 x 10 5
W = 2 x 10 6 Джоуль
5. Кыймылдаткыч жогорку температурада 2000 Джоул жылуулукту сиңирип, төмөнкү температурада 1200 Джоул жылуулукту бөлүп чыгарат. Кыймылдаткычтын эффективдүүлүгү канча?
Белгилүү:
Жылуулук киргизүү (QH ) = 2000 Джоуль
Жылуулук бөлүп чыгаруу (Q L ) = 1200 Джоуль
Кыймылдаткычтын аткарган иши (Вт) = 2000 – 1200 = 800 Джоуль
Каалаган: натыйжалуулук (e)
Чечим:
e = W / Q H
e = 800/2000
e = 0.4 x 100%
e = 40%
6. Кыймылдаткыч 960 Кельвинде жылуулукту сиңирип алат жана 576 Кельвинде жылуулукту бөлүп чыгарат. Кыймылдаткычтын ПЭКи канча?
Белгилүү:
Жогорку температура (T H ) = 960 К
Төмөнкү температура (T L ) = 576 К
Каалаган: натыйжалуулук (e)
Чечим:
Карно кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү = 0.4 x 100% = 40%
7. Төмөндөгү графикке таянып, кыймылдаткычтын аткарган иши 6000 Джоулга барабар. Ар бир тегерек боюнча кыймылдаткычтан канча жылуулук бөлүнүп чыгат?
Белгилүү:
Жумуш (Вт) = 6000 Джоуль
Жогорку температура (T H ) = 800 Кельвин
Төмөнкү температура (T L ) = 300 Кельвин
Керектүү: кыймылдаткычтан бөлүнүп чыккан жылуулук
Чечим :
Карно (идеалдуу) натыйжалуулугу:
Карно кыймылдаткычы тарабынан жутулган жылуулук:
W = e Q 1
6000 = (0.625) 1- суроо
Q 1 = 6000 / 0.625
С 1 = 9600
Карно кыймылдаткычынан бөлүнүп чыккан жылуулук:
С 2 = С 1 – В
С 2 = 9600 – 6000
Q 2 = 3600 Джоуль
8. Карно кыймылдаткычынын пайдалуу эффективдүүлүгү 40% түзөт. Эгерде жылуулук 727°C температурада сиңирилсе, анда төмөнкү температура кандай болот.
Белгилүү:
Натыйжалуулук (e) = 40% = 40/100 = 0.4
Жогорку температура (T H ) = 727 o C + 273 = 1000 K
Каалаган: Төмөн температура
Чечим:
Т = 600 Кельвин – 273 = 327 ° C
9. Төмөндөгү графикке таянып, эгерде кыймылдаткыч 800 Дж жылуулукту сиңирип алса, анда кыймылдаткычтын аткарган жумушу кандай болот?
Белгилүү:
Жогорку температура (T H ) = 600 Кельвин
Төмөнкү температура (T L ) = 250 Кельвин
Жылуулуктун кириши (Q 1 ) = 10 000 Джоуль
Издөө: Жумуш (W)
Чечим:
Карно кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү:
Иш кыймылдаткыч тарабынан аткарылды:
W = e Q 1
W = (7/12)(800 Джоуль)
W = 466.7 Джоуль
10. Карно кыймылдаткычынын жогорку температурасы 600 К. Эгерде кыймылдаткыч 600 Дж жылуулукту сиңирип алса, ал эми төмөнкү температура 400 К болсо, кыймылдаткычтын аткарган жумушу кандай?
Белгилүү:
Төмөнкү температура (T L ) = 400 К
Жогорку температура (T H ) = 600 К
Жылуулуктун кириши (Q 1 ) = 10 000 Джоуль
Издөөдө: Иш Carnot кыймылдаткычы (W) менен аткарылган
Чечим:
Карно кыймылдаткычынын эффективдүүлүгү:
Иш Carnot кыймылдаткычы менен аткарылды:
W = e Q 1
W = (1/3)(600) = 200 Джоуль
- Термодинамиканын негизги багыты эмнеде? жоопТермодинамика энергияны, анын өзгөрүштөрүн жана анын зат менен болгон байланышын, айрыкча тең салмактуулуктагы системаларда изилдөөгө басым жасайт.
- Термодинамиканын нөлдүк закону температура менен кандай байланышта? жоопНөлдүк закондо эгерде эки система үчүнчү система менен жылуулук тең салмактуулугунда болсо, анда алар бири-бири менен жылуулук тең салмактуулугунда болот деп айтылат. Бул жылуулук тең салмактуулугундагы бардык системалар үчүн бирдей болгон температура деп аталган касиеттин бар экендигин билдирет.
- Термодинамиканын биринчи закону эмнени сүрөттөйт? жооп: Биринчи мыйзам, ошондой эле энергиянын сакталуу мыйзамы деп да аталат, энергияны түзүүгө же жок кылууга болбойт, ал бир түрдөн экинчи түргө гана айланат деп айтылат. Жабык системада ички энергиянын өзгөрүшү системага кошулган жылуулуктан системанын айлана-чөйрөгө жасаган жумушун алып салганга барабар.
- Эмне үчүн термодинамиканын экинчи мыйзамы табигый процесстердин багытын түшүнүү үчүн абдан маанилүү? жоопЭкинчи мыйзамда обочолонгон системанын энтропиясы (же баш аламандыгы) ар дайым жогорулайт же туруктуу бойдон калат деп айтылат. Бул энергиянын өзүнөн-өзү таркашын, эгерде ага тоскоолдук кылынбаса, аныктайт, бул табигый процесстерге багыт берет жана эмне үчүн айрым процесстер өзүнөн-өзү пайда болуп, ал эми башкалары пайда болбой турганын түшүндүрөт.
- Энтропия деген эмне жана ал системадагы башаламандык менен кандай байланышта? жоопЭнтропия - бул системадагы жумуш аткарууга мүмкүн болбогон энергиянын көлөмүнүн өлчөмү. Ал ошондой эле көп учурда системанын баш аламандыгынын же кокустуктун өлчөмү катары сүрөттөлөт. Жалпысынан алганда, жогорку энтропия чоң башаламандыкка же кокустукка туура келет.
- Абсолюттук нөлдөгү идеалдуу кристаллдын энтропиясын термодинамиканын үчүнчү мыйзамы кантип сүрөттөйт? жоопҮчүнчү мыйзам боюнча, идеалдуу кристаллдын энтропиясы абсолюттук нөл температурада (0 Кельвин) так нөлгө барабар. Бул бул температурада система кемчиликсиз тартипте болот дегенди билдирет.
- Эмне үчүн жылуулук өз алдынча муздак денеден ысык денеге өтө албайт? жоопБул жүрүм-турум термодинамиканын экинчи мыйзамынын натыйжасы болуп саналат. Эгерде жылуулук муздак денеден ысык денеге өзүнөн-өзү агып өтсө, бул системанын жалпы энтропиясынын төмөндөшүнө алып келет, бул табигый процесстер тарабынан колдоого алынбайт.
- Термодинамикада обочолонгон, жабык жана ачык системанын ортосунда кандай айырма бар? жоопИзоляцияланган система айлана-чөйрө менен энергия же зат алмашуу жүргүзбөйт. Жабык система энергия алмашуусу мүмкүн, бирок анын айлана-чөйрө менен эч кандай байланышы жок. Ачык система айлана-чөйрө менен энергия да, зат да алмашуусу мүмкүн.
- Термодинамикадагы "жумуш" түшүнүгү бул терминдин күнүмдүк колдонулушунан эмнеси менен айырмаланат? жоопТермодинамикада "жумуш" энергиянын алмашуу процессин билдирет, мында объектке колдонулган күчтөр аны күчкө параллель багытта жылдырат. Мисалы, газ поршенге каршы кеңейгенде, ал поршеньде иштейт. Бул "жумуш" деген сөздүн күнүмдүк колдонулушуна салыштырмалуу так аныктама, ал жөн гана кандайдыр бир тапшырманы же иш-аракетти билдириши мүмкүн.
-
Карно цикли деген эмне жана ал термодинамикада эмне үчүн маанилүү? Жооп : Карно цикли - бул идеалдаштырылган термодинамикалык цикл, ал жылуулукту жумушка айландыруу учурунда (же тескерисинче) ар кандай классикалык термодинамикалык кыймылдаткыч жетише ала турган натыйжалуулуктун жогорку чегин камсыз кылат. Бул маанилүү, анткени ал кыймылдаткыч иштеген жылуулук резервуарларынын температурасына негизделген фундаменталдык натыйжалуулук чегин белгилейт.
