Термодинамик - асуудлууд ба шийдэл

Термодинамик - асуудлууд ба шийдэл

Термодинамикийн анхны хууль

1. Доорх PV график дээр үндэслэн I процесст хийн хийсэн ажил II процесст хийн хийсэн ажилд харьцуулсан харьцаа хэд вэ ?

Мэдэгдэж байгаа:

1-р үйл явц:

Даралт (P) = 20 Н/ ^м2

Анхны эзэлхүүн (V1 ⁾ ₌ 10 литр = 10 дм3 ⁼ 10 x 10 ^-3 м3

Эцсийн эзэлхүүн (V2 ⁾ ₌ 40 литр = 40 дм3 ⁼ 40 x 10 ^-3 м3

2-р үйл явц:

Процесс (P) = 15 Н/ ^м2

Анхны эзэлхүүн (V1 ⁾ ₌ 20 литр = 20 дм3 ⁼ 20 x 10 ^-3 м3

Эцсийн эзэлхүүн (V2 ⁾ ₌ 60 литр = 60 дм3 ⁼ 60 x 10 ^-3 м3

Хүссэн зүйл: Хийн хийсэн ажлын харьцаа

Шийдэл:

I процесст хийн хийсэн ажил:

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 процесст хийн хийсэн ажил:

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 болон II процесст хийн хийсэн ажлын харьцаа:

0.6 м ³ : 0.6 м ³

1: 1

2.

Доорх график дээр үндэслэн AB процесст гелийн хий ямар ажил хийх вэ?

Мэдэгдэж байгаа:

Даралт (P) = 2 x 10 ⁵ Н/м ² = 2 x 10 ⁵ Паскаль

Анхны эзэлхүүн (V ₁ ) = 5 см ³ = 5 x 10 ^-6 м ³

Эцсийн эзэлхүүн (V2 ⁾ ₌ 15 см3 ⁼ 15 x 10 ^-6 м3

Хүсэж буй зүйл: AB процесст хийгээр хийгдсэн ажил

Шийдэл:

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 Жоуль

3.

Доорх график дээр үндэслэн AB процесст ямар ажил хийгдсэн бэ?

Мэдэгдэж байгаа:

Анхны даралт (P1 ₎ = 4 Па = 4 Н/ ^м2

Эцсийн даралт (P2 ₎ = 6 Па = 6 Н/ ^м2

Анхны эзэлхүүн (V1 ₎ = 2 ^м3

Эцсийн эзэлхүүн (V2 ₎ = 4 ^м3

Хүссэн: хийгдсэн ажил Би боловсруулалт хийдэг

Шийдэл:

Хийн хийсэн ажил = ab муруйн доорх талбай

W = гурвалжны талбай + тэгш өнцөгтийн талбай

W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)

W = ½ (2)(2) + 4(2)

W = 2 + 8

W = 10 Жоуль

4. Доорх график дээр үндэслэн ABCA процесст хийгдсэн ажил юу вэ?

Шийдэл:

Ажил (W) = ABC гурвалжны талбай

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 Жоуль

Дулааны хөдөлгүүр

5. Хөдөлгүүр өндөр температурт 2000 Жоуль дулааныг шингээж, бага температурт 1200 Жоуль дулаан ялгаруулдаг. Хөдөлгүүрийн үр ашиг хэд вэ?

Мэдэгдэж байгаа:

Дулааны оролт (QH ₎ = 2000 Жоул

Дулааны гаралт (Q _L ) = 1200 Жоул

Хөдөлгүүрийн хийсэн ажил (W) = 2000 – 1200 = 800 Жоул

Хүсэж буй зүйл: үр ашиг (e)

Шийдэл:

e = W / Q _H

e = 800/2000

e = 0.4 x 100%

e = 40%

Карно хөдөлгүүр

6. Хөдөлгүүр 960 Кельвинд дулааныг шингээж, 576 Кельвинд дулааныг ялгаруулдаг. Хөдөлгүүрийн үр ашиг хэд вэ?

Мэдэгдэж байгаа:

Өндөр температур (T _H ) = 960 K

Бага температур (T _L ) = 576 K

Хүссэн: үр ашиг (e)

Шийдэл:

Карно хөдөлгүүрийн үр ашиг = 0.4 x 100% = 40%

7. Доорх график дээр үндэслэн хөдөлгүүрийн хийсэн ажил нь 6000 Жоуль байна. Тойрог бүрт хөдөлгүүрээс ялгарч буй дулаан хэд вэ?

Мэдэгдэж байгаа:

Ажил (W) = 6000 Жоуль

Өндөр температур (T _H ) = 800 Кельвин

Бага температур (T _L ) = 300 Кельвин

Хүссэн: хөдөлгүүрээс ялгарсан дулаан

Шийдэл :

Карно (хамгийн тохиромжтой) үр ашиг:

Карно хөдөлгүүрийн шингээсэн дулаан:

W = e Q ₁

6000 = (0.625) _{1-р асуулт}

Q ₁ = 6000 / 0.625

Q ₁ = 9600

Карно хөдөлгүүрээс ялгардаг дулаан:

А2 = _А1 – _W

А ₂ = 9600 – 6000

Q ₂ = 3600 Жоуль

8. Карно хөдөлгүүрийн үр ашиг 40% байна. Хэрэв дулааныг 727°C-д шингээдэг бол хамгийн бага температур хэд вэ?

Мэдэгдэж байгаа:

Үр ашиг (e) = 40% = 40/100 = 0.4

Өндөр температур (T _H ) = 727 ^o C + 273 = 1000 K

Хүссэн: Бага температур

Шийдэл:

T _L = 600 Кельвин – 273 = 327 ^° C

9. Доорх графикт үндэслэн хөдөлгүүр 800 Ж дулаан шингээсэн бол хөдөлгүүрийн хийсэн ажил хэд вэ?

Мэдэгдэж байгаа:

Өндөр температур (T _H ) = 600 Кельвин

Бага температур (T _L ) = 250 Кельвин

Дулааны оролт (Q ₁ ) = 800 Жоул

Хүсэж байна: Ажил (W)

Шийдэл:

Карно хөдөлгүүрийн үр ашиг:

Хөдөлгүүрээр ажил хийгдсэн:

W = e Q ₁

W = (7/12)(800 Жоул)

W = 466.7 Жоуль

10. Карно хөдөлгүүрийн өндөр температур нь 600 К. Хэрэв хөдөлгүүр нь 600 Ж дулаан шингээж, доод температур нь 400 К бол хөдөлгүүрийн хийсэн ажил хэд вэ?

Мэдэгдэж байгаа:

Бага температур (T _L ) = 400 K

Өндөр температур (T _H ) = 600 K

Дулааны оролт (Q ₁ ) = 600 Жоул

Хайж байна: Ажлыг Карно хөдөлгүүр (W) гүйцэтгэсэн.

Шийдэл:

Карно хөдөлгүүрийн үр ашиг:

Ажлыг Карно хөдөлгүүрээр гүйцэтгэсэн:

W = e Q ₁

W = (1/3)(600) = 200 Жоул

1. Термодинамикийн гол анхаарал юу вэ? хариултТермодинамик нь энерги, түүний хувирал, материтай хэрхэн харьцах, ялангуяа тэнцвэрт байдалд байгаа системд судлахад чиглэгддэг.
2. Термодинамикийн тэг хууль температуртай хэрхэн холбогддог вэ? хариултТэгийн хуульд хэрэв хоёр систем тус бүр гурав дахь системтэй дулааны тэнцвэрт байдалд байвал тэдгээр нь хоорондоо дулааны тэнцвэрт байдалд байна гэж заасан байдаг. Энэ нь дулааны тэнцвэрт байдалд байгаа бүх системд ижил температур гэж нэрлэгддэг шинж чанар оршин тогтнож байгааг илтгэнэ.
3. Термодинамикийн анхны хууль юуг тодорхойлдог вэ? хариултЭнерги хадгалагдах хууль гэгддэг анхны хуульд энергийг үүсгэж эсвэл устгаж болохгүй, зөвхөн нэг хэлбэрээс нөгөө хэлбэрт хувиргадаг гэж заасан байдаг. Хаалттай системд дотоод энергийн өөрчлөлт нь системд нэмэгдсэн дулаанаас системийн хүрээлэн буй орчинд хийсэн ажлыг хассантай тэнцүү байна.
4. Байгалийн үйл явцын чиглэлийг ойлгоход термодинамикийн хоёрдахь хууль яагаад чухал вэ? хариултХоёр дахь хуульд тусгаарлагдсан системийн энтропи (эсвэл эмх замбараагүй байдал) үргэлж нэмэгддэг эсвэл тогтмол хэвээр байдаг гэж заасан байдаг. Энэ нь энерги саад болохгүй бол аяндаа тархдаг бөгөөд энэ нь байгалийн үйл явцын чиглэлийг өгч, зарим үйл явц яагаад аяндаа явагддаг бол зарим нь яагаад явагддаггүйг тайлбарладаг.
5. Энтропи гэж юу вэ, энэ нь систем дэх эмх замбараагүй байдалтай хэрхэн холбогддог вэ? хариултЭнтропи гэдэг нь систем дэх ажил хийх боломжгүй энергийн хэмжээг хэмждэг хэмжүүр юм. Үүнийг мөн системийн эмх замбараагүй байдал эсвэл санамсаргүй байдлын хэмжүүр гэж нэрлэдэг. Ерөнхийдөө өндөр энтропи нь илүү их эмх замбараагүй байдал эсвэл санамсаргүй байдлыг илэрхийлдэг.
6. Абсолют тэг дэх төгс талстын энтропиг термодинамикийн гуравдугаар хууль хэрхэн тодорхойлдог вэ? хариултГурав дахь хуульд төгс талстын энтропи нь абсолют тэг температурт (0 Кельвин) яг тэг гэж заасан байдаг. Энэ нь энэ температурт систем төгс эмх цэгцтэй байна гэсэн үг юм.
7. Яагаад дулаан хүйтэн биеэс халуун бие рүү дангаараа урсаж чадахгүй вэ? хариулт: Энэ зан үйл нь термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн үр дагавар юм. Хэрэв дулаан нь хүйтэн биеэс халуун бие рүү аяндаа урсвал энэ нь системийн нийт энтропи буурахад хүргэх бөгөөд энэ нь байгалийн үйл явцын давуу тал биш юм.
8. Термодинамикийн хувьд тусгаарлагдсан, хаалттай болон нээлттэй системийн хооронд ямар ялгаа байдаг вэ? хариултТусгаарлагдсан систем нь хүрээлэн буй орчинтойгоо энерги эсвэл бодис солилцдоггүй. Хаалттай систем нь энерги солилцож болох ч хүрээлэн буй орчинтойгоо хамаагүй. Нээлттэй систем нь хүрээлэн буй орчинтойгоо энерги болон бодисыг хоёуланг нь солилцож чаддаг.
9. Термодинамик дахь "ажил" гэсэн ойлголт нь өдөр тутмын хэрэглээнээс юугаараа ялгаатай вэ? хариултТермодинамикийн хувьд "ажил" гэдэг нь объектод үйлчилдэг хүч нь түүнийг хүчний дагуу параллель чиглэлд хөдөлгөдөг энерги дамжуулах үйл явцыг хэлнэ. Жишээлбэл, хий нь поршений эсрэг тэлэхэд поршен дээр ажилладаг. Энэ нь "ажил" гэсэн үгийн өдөр тутмын хэрэглээтэй харьцуулахад илүү тодорхой тодорхойлолт бөгөөд энэ нь зүгээр л ямар нэгэн ажил эсвэл үйл ажиллагааг илэрхийлж болно.

10. Карно цикл гэж юу вэ, энэ нь термодинамикт яагаад чухал ач холбогдолтой вэ? Хариулт : Карно цикл нь сонгодог термодинамик хөдөлгүүр дулааныг ажил болгон хувиргах (эсвэл эсрэгээр) явцад хүрч болох үр ашгийн дээд хязгаарыг хангадаг идеалчилсан термодинамик цикл юм. Энэ нь хөдөлгүүр ажиллаж буй дулааны савны температурт үндэслэн үр ашгийн үндсэн хязгаарыг тогтоодог тул чухал ач холбогдолтой юм.