Какую долю количества теплоты газ отдаст…

Теоретический минимум

Какую долю количества теплоты газ отдаст...

  • Термодинамическая система и её параметры.
  • Число степеней свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.
  • Внутренняя энергия и теплоёмкость идеального газа. Недостаточность классической теории теплоемкости.
  • Работа в термодинамике.
  • Первое начало термодинамики и её применение к изопроцессам.
  • Уравнение адиабаты.
  • Фазы и фазовые переходы 1 и 2 рода.
  • Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.
  • Диаграмма состояния. Тройная точка.
  • Энтропия системы. Закон возрастания энтропии.
  • Энтропия идеального газа.

Контрольные задания

Вариант 1

1. Вывести уравнение Майера.

2. Внутренняя энергия некоторого газа 60 МДж. На долю поступательного движения приходится 36 МДж. Определить количество атомов в молекуле.

3. Какова работа, выполняемая идеальным газом за один цикл, представленный на рисунке.?

4. Какая часть количества теплоты, сообщенной одно-атомному газу в изобарном процессе, идет на увеличение внутренней энергии?

5. Вычислить показатель адиабаты двухатомного идеального газа.

6. Плотность некоторого двухатомного газа при нормальных условиях ρ = 1,43 кг/м3. Найти удельную теплоемкость газа при постоянном объеме.

7. При прямом цикле Карно тепловая машина совершает работу 200 Дж. Температура нагревателя 375 оС, холодильника 300 оС. Определить количество теплоты, получаемое от нагревателя.

8. Для замкнутого цикла, представленного на рисунке, энтропия газа возрастает на стадии

1) 1-2 2) 2-3

3) 1-2, 2-3 4) 2-3, 3-1

Вариант 2

1. Вывести уравнение Пуассона.

2. Найти отношение средней кинетической энергии вращательного движения молекул к их внутренней энергии для 3-х атомных молекул газа.

3. Чему равна работа, выполненная идеальным газом за один цикл, представленный на рисунке?

4. В процессе изохорного нагревания водорода объемом V его давление изменилось на Δр. Какое количество теплоты сообщено газу?

5. Вычислить показатель адиабаты для трехатомного газа.

6. Чему равна теплоемкость водорода при постоянном объеме?

7. При прямом цикле Карно тепловая машина совершает работу 200 Дж. Температура нагревателя 375 оС, холодильника 300 оС. Определить количество теплоты, получаемое от нагревателя.

8. Изменение энтропии при изохорном нагреве моля вещества от температуры Т1 до температуры Т2 равно

1) 2) Сv(Т2 – Т1) 3) (Т2 – Т1) 4)

Вариант 3

1. Вывести формулу работы газа при изотермическом процессе.

2. Найти отношение средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа к внутренней энергии газа, выраженное через число степеней свободы молекулы.

3. Чему равна работа, совершаемая одним молем идеального газа за цикл, представленный на рисунке?

4. Какая часть количества теплоты, сообщенной двухатомному газу в изобарном процессе, идет на увеличение внутренней энергии?

5. Вычислить показатель адиабаты для одноатомного газа.

6. Плотность некоторого двухатомного газа при нормальных условиях ρ = 1,43 кг/м3. Найти его удельную теплоемкость при постоянном давлении.

7. Газ в цикле Карно с коэффициентом полезного действия 0,8 совершил работу 38,4 кДж. Какое количество теплоты передано газу нагревателем?

8. Энтропия газа уменьшается при протекании следующих процессов

1) 1-2, 2-3 2) 3-4, 4-1

3) 3-4, 2-3 4) 4-1, 1-2, 2-3

Вариант 4

1. Вывести формулу работы идеального газа при адиабатном процессе.

2. Из скольких атомов состоит молекула газа, если средние энергии поступательного и вращательного движения молекул одинаковы?

3. Объем идеального газа увеличивается от одного и того же объема и давления: а) изотермически, б) изобарически, в) по закону p ~ V-2. При этом верным соотношением между работами газа в ходе одинакового изменения объема является

1) Аб>Аа>Ав 2) Аа >Аб>Ав 3) Аб>Ав >Аа 4) Ав >Аб>Аа

4. Работа расширения некоторого одноатомного идеального газа при изобарном процессе составляет 2 кДж. Чему равно количество подведенной к газу теплоты?

5. Формулы для расчета показателя адиабаты

а) б) в) г) д)

1) а, б 2) в, д 3) а, д 4) б, д

6. На нагревание некоторого количества вещества массой 0,2 кг от температуры 12 оС до 16,4 оС потребовалось 300 Дж теплоты. Оценить удельную теплоемкость вещества.

7. Идеальная тепловая машина в течение цикла получает от нагревателя количество теплоты 2095 Дж. Температура нагревателя 500 К, температура холодильника 300 К. Чему равна работа машины за один цикл?

8. Для замкнутого цикла, представленного на рисунке, энтропия уменьшается при протекании следующих процессов:

1) II 2) II, III 3) III, IV 4) IV, I

Вариант 5

1. Вывести формулу КПД цикла Карно.

2. Найти внутреннюю энергию двухатомного газа, если на долю вращательного движения приходится энергия 22 МДж.

3. Газ переходит из состояния 1 в состояние 3 по пути 1-2-3 и 1-4-3. При этом справедливо утверждение

1) А123 = А143

2) А123 >А143

3) А123 < А143

4) для определения работы газа информации недостаточно.

4. При изобарном нагревании одного моля идеального одноатомного газа было сообщено количество теплоты 5 кДж. Найти изменение внутренней энергии газа.

5. На рисунке изображены адиабаты двух газов: водорода и аргона. Какой график соответствует аргону?

6. Теплоемкость некоторой массы газа при постоянном объеме вычисляется по формуле

1) 2) 3) 4)

7. Идеальный газ совершил цикл Карно. Температура нагревателя Т1 в 3 раза выше температуры Т2 холодильника. Нагреватель передал газу количество теплоты Q1 = 42 кДж. Какую работу совершил газ?

8. При изохорном нагревании одноатомного идеального газа (v = 3 моль) его термодинамическая температура увеличилась в п = 2 раза. Найти изменение энтропии при этом процессе.

Вариант 6

1. Записать I закон термодинамики для всех изопроцессов.

2. Отношение средней кинетической энергии вращательного движения молекул газа к средней кинетической энергии поступательного движения, выраженное через число степеней свободы молекулы, равно

1) 2) 3) 4)

3. Сравнить работы, которые совершают одинаковые массы водорода и кислорода при изобарном нагревании на одну и ту же температуру.

4. Двухатомный идеальный газ (v = 2 моль) нагревают при постоянном объеме до Т = 289 К. Найти количество теплоты, которое необходимо сообщить газу, чтобы увеличить его давление в 3 раза.

5. На рисунке изображены адиабаты двух газов: водорода и аргона. Какой график соответствует водороду?

6. Чему равна удельная теплоемкость кислорода при постоянном давлении?

7. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура Т1 нагревателя в 4 раза выше температуры Т2 охладителя. Какую долю количества теплоты, получаемого за один цикл от нагревателя, газ отдает охладителю?

8. Кислород массой т = 2 кг, расширяясь изотермически, увеличил свой объем в 5 раз. Найти изменение энтропии.

Вариант 7

1. Принцип действия и вывод КПД тепловой машины.

2. Из скольких атомов состоит молекула газа, если на долю поступательного движения молекулы приходится энергия 33·10-21 Дж. Полная энергия молекулы 55·10-21 Дж.

3. Найти работу изобарного расширения моля идеального газа при нагревании на 1 К.

4. В процессе изохорного нагревания кислорода объемом V = 20 л его давление изменилось на Δр = 100 кПа. Какое количество теплоты сообщено газу?

5. Определить показатель адиабаты γ частично диссоциировавшего газообразного азота, степень диссоциации которого равна 0,4.

6. Удельная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении вычисляется по формуле

1) 2) 3) 4)

7. Определить КПД цикла, представленного на рисунке, рабочим телом которого является одноатомный идеальный газ, если р2 = 2р1, V2 = 4V1.

8. В результате изохорного нагревания водорода массой т = 1 г давление газа увеличилось в 2 раза. Определить изменение энтропии.

Вариант 8

1. Вывести уравнение адиабаты.

2. Определить среднее значение полной кинетической энергии одной молекулы водяного пара при температуре 400 К.

3. Работы при изотермическом расширении газа от а) 1 до 2 м3 и б) от 2 до 4 м3 соотносятся:

1) Аа >Аб 2) Аа < Аб 3) Аа = Аб 4) Аб = 2Аа

4. Какая часть количества теплоты, сообщенной одноатомному газу в изобарном процессе, идет на совершение работы?

5. Уравнение Пуассона представлено формулами

а) pVγ = const б) TVγ-1 = const в) Tγp1-γ = const г)Tγ-1pγ = const

1) а,б 2) в,г 3) а 4) б

6. Удельная теплоемкость при постоянном объеме некоторого одноатомного газа равна 3,12 Дж/кг·К. Определить молярную массу газа.

7. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, 2/3 количества теплоты Q1, полученного от нагревателя, отдает холодильнику. Температура Т2 холодильника равна 280 К. Определить температуру Т1 нагревателя.

8. В теплую воду бросили лед, он начал таять. Изменению энтропии системы “лед — вода” в процессе установления термодинамического равновесия на графике соответствует зависимость

1) 1 2) 2 3) 3

4) ни одна не соответствует

Вариант 9

1. Вывести уравнение Майера.

2. Определить среднее значение полной кинетической энергии молекулы азота при температуре 1000 К.

3. Работа газа при изотермическом процессе находится по формуле

1) p(V2 – V1) 2) 3) 4)

4. Какая часть количества теплоты, сообщенной двух-атомному газу, идет на совершение работы?

5. Вычислить показатель адиабаты для трехатомного газа.

6. Определить удельную теплоемкость углекислого газа (СО2) при постоянном объеме.

7. Определить КПД цикла Карно, если в результате кругового процесса газ совершил работу А = 1 Дж и передал охладителю количество теплоты Q2 = 4,2 Дж.

8. Энтропия газа убывает при протекании следующих процессов

1) 1-2, 2-3 2) 2-3, 3-4

3) 3-4, 4-1 4) 4-1, 1-2

Вариант 10

1. Вывести формулу работы газа при адиабатном процессе.

2. Из скольких атомов состоит молекула, если на долю вращательного движения молекулы приходится энергия 11·10-21 Дж, а полная энергия движения молекул равна 22·10-21 Дж?

3. Газ расширяется от объема V1 до объема V2: а) изобарно; б) адиабатно; в) изотермически. В каком процессе газ совершает наименьшую работу?

4. В результате изобарного процесса внутренняя энергия трехатомного газа изменилась на 24 МДж. Найти работу, совершенную газом.

5. Вычислить показатель адиабаты для многоатомного газа.

6. Как изменится удельная теплоемкость сv двухатомного газа при полной диссоциации его молекул?

7. Идеальный газ совершает цикл Карно. Работа изотермического расширения А1 = 5 Дж. Определить работу изотермического сжатия А2, если КПД цикла равен 0,2.

8. Одинаковое количество одноатомного и двухатомного газа, нагревают в закрытом сосуде. Начальные и конечные температуры газов в обоих случаях одинаковы. Приращение энтропии во втором случае больше, чем в первом в

1) 2 раза 2) 2,5 раза 3) 3,5 раза 4) 4 раза

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/19_336361_teoreticheskiy-minimum.html

Определи количество теплоты, переданное холодильнику — Физика

Какую долю количества теплоты газ отдаст...

Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Количество теплоты является одной из основных термодинамических величин. Количество теплоты является функцией процесса, а не функцией состояния, то есть количество теплоты, полученное системой, зависит от способа, которым она была приведена в текущее состояние.

Внутренняя энергия тела может изменяться за счет работы внешних сил. Для характеристики изменения внутренней энергии при теплообмене вводится величина, называемая количеством теплоты и обозначаемая Q. В международной системе единицей количества теплоты, также как работы и энергии, является джоуль: [Q] = [A] = [E] = 1 Дж.

На практике еще иногда применяется внесистемная единица количества теплоты – калория. 1 кал. = 4,2 Дж.

Количество теплоты, передаваемое от одного тела к другому, может идти на нагревание тела, плавление, парообразование, либо выделяться при противоположных процессах – остывании тела, кристаллизации, конденсации. Теплота выделяется при сгорании топлива.
Между массой вещества и количеством теплоты, необходимым для его нагревания, существует прямая пропорциональная зависимость.

  • Количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяющееся при его охлаждении, прямо пропорционально массе тела и изменению его температуры:
  • Q = cmΔT,
    где с – удельная теплоемкость [Дж/кг·К], m – масса тела [кг], ΔT – изменение температуры [К]

  • Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар или выделяющееся при его конденсации, прямо пропорционально массе жидкости:
  • Q = Lm,
    где L – удельная теплота парообразования [Дж/кг], m – масса тела [кг]

  • Количество теплоты, необходимое для плавления тела или выделяющееся при его кристаллизации, прямо пропорционально массе этого тела:
  • Q = λm,
    где λ (лямбда) – удельная теплота плавления [Дж/кг], m – масса тела [кг]

  • Количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива, прямо пропорционально его массе:
  • Q = qm,
    где q – удельная теплота сгорания [Дж/кг], m – масса тела [кг]

Удельная теплоемкость вещества показывает, чему равно количество теплоты, необходимое для нагревания или выделяющееся при охлаждении 1 кг вещества на 1 К. Удельные теплоты парообразования, плавления, сгорания показывают, какое количество теплоты требуется для парообразования, плавления или выделяется при конденсации, кристаллизации, сгорании 1 кг вещества. Другие заметки по физике

Что быстрее нагреется на плите – чайник или ведро воды? Ответ очевиден – чайник. Тогда второй вопрос – почему?

Ответ не менее очевиден – потому что масса воды в чайнике меньше. Отлично. А теперь вы можете проделать самостоятельно самый настоящий физический опыт в домашних условиях.

Для этого вам понадобится две одинаковые небольшие кастрюльки, равное количество воды и растительного масла, например, по пол-литра и плита. На одинаковый огонь ставите кастрюльки с маслом и водой. А теперь просто наблюдайте, что быстрее будет нагреваться.

Если есть градусник для жидкостей, можно применить его, если нет, можно просто пробовать температуру время от времени пальцем, только осторожно, чтобы не обжечься. В любом случае вы вскоре убедитесь, что масло нагревается значительно быстрее воды. И еще один вопросик, который тоже можно реализовать в виде опыта.

Что быстрее закипит – теплая вода или холодная? Все снова очевидно – теплая будет на финише первой. К чему все эти странные вопросы и опыты?

Количество теплоты

Количество теплоты – это энергия, которую тело теряет или приобретает при теплопередаче. Это понятно и из названия. При остывании тело будет терять некое количество теплоты, а при нагревании – поглощать.

А ответы на наши вопросы показали нам, от чего зависит количество теплоты? Во-первых, чем больше масса тела, тем большее количество теплоты надо затратить на изменение его температуры на один градус. Во-вторых, количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от того вещества, из которого оно состоит, то есть от рода вещества.

И в-третьих, разность температур тела до и после теплопередачи также важна для наших расчетов. Исходя из всего вышесказанного, мы можем определить количество теплоты формулой:

None По этой формуле можно произвести расчет количества теплоты, которое необходимо, чтобы нагреть любое тело или которое это тело выделит при остывании.

Измеряется количество теплоты в джоулях (1 Дж), как и всякий вид энергии. Однако, величину эту ввели не так давно, а измерять количество теплоты люди начали намного раньше. И пользовались они единицей, которая широко используется и в наше время – калория (1 кал).

1 калория – это такое количество теплоты, которое потребуется для нагреванияь 1 грамма воды на 1 градус Цельсия. Руководствуясь этими данными, любители подсчитывать калории в съедаемой пище, могут ради интереса подсчитать, сколько литров воды можно вскипятить той энергией, которую они потребляют с едой в течение дня.

[custom_ads_shortcode1]

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Излучение: сущность, опыт, энергия

Следующая тема:   Удельная теплоёмкость: расчет количества теплоты

НравитсяНравится

Все неприличные комментарии будут удаляться.

Количество теплоты – это энергия, которую тело теряет или приобретает при теплопередаче.

Это понятно и из названия. При остывании тело будет терять некое количество теплоты, а при нагревании – поглощать. Количество теплоты зависит:

1) от массы, чем больше масса тела, тем большее количество теплоты надо затратить на изменение его температуры на один градус. 2) от того вещества, из которого оно состоит, то есть от рода вещества. 3) от температуры, так как разность температур тела до и после теплопередачи также важна для физических расчетов.

Удельная теплоемкость вещества – это величина показывает, какое количество теплоты надо передать телу массой один килограмм, чтобы его температура увеличилась на один градус Цельсия. Измеряется в Дж/(кг * ˚С). Существует эта величина не по собственной прихоти, а по причине разности свойств различных веществ.

Обозначается удельная теплоемкость буквой c и применяется в формуле для расчета количества теплоты.

Удельная теплоемкость воды примерно в десять раз выше удельной теплоемкости железа, поэтому кастрюля нагреется в десять раз быстрее воды в ней. Любопытно, что удельная теплоемкость льда в два раза меньше теплоемкости воды. Поэтому лед будет нагреваться в два раза быстрее воды. Растопить лед проще, чем нагреть воду. Расчет количества теплоты:

Исходя из всего вышесказанного, мы можем определить количество теплоты формулой:

Q=cm(t – t ) ,где Q – количество теплоты,m – масса тела,(t2 – t1 ) – разность между начальной и конечной температурами телаФормула удельной теплоемкости: c = Q / m*(t2 – t1 )По этой формуле можно рассчитать количество тепла, которое нам необходимо, чтобы нагреть конкретное тело до определенной температуры. Удельную теплоемкость различных веществ можно найти из соответствующих таблиц.

Также из этой формулы можно выразить:

• m = Q / c*(t – t ) – массу тела• t1 = t2 – (Q / c*m) – начальную температуру тела• t2 = t1 + (Q / c*m) – конечную температуру тела• Δt =(t2 – t1 ) = (Q / c*m) – разницу температур (дельта t)Удельная теплоемкость твердых тел и жидкостей – величина постоянная, известная, легко рассчитываемая. А что касается удельной теплоемкости газов, то величина эта очень различна в разных ситуациях. Возьмем для примера воздух. Удельная теплоемкость воздуха зависит от состава, влажности, атмосферного давления.

При этом, при увеличении температуры, газ увеличивается в объеме, и нам надо ввести еще одно значение – постоянного или переменного объема, что тоже повлияет на теплоемкость. Поэтому при расчетах количества теплоты для воздуха и других газов пользуются специальными графиками величин удельной теплоемкости газов в зависимости от различных факторов и условий.

[custom_ads_shortcode2]

Как определить скорость нарастания силы тока…

За время \(t = 20\) с при равномерно возрастающей силе тока от нуля до некоторого максимума в проводнике сопро­тивлением \(R = 5\) Ом выделилось количество теплоты \(Q = 4\) кДж. Определить скорость нарастания силы тока, если сопротивление проводника \(R = 5\) Ом.

[custom_ads_shortcode3]

Как найти сопротивление R проводника…

В проводнике за время \(t = 10\) с при равномерном возрастании силы тока от \({I_1} = 1\) А до \({I_2} = 2\) А выдели­лось количество теплоты \(Q = 5\) кДж. Найти сопротив­ление \(R\) проводника.

[custom_ads_shortcode1]

Как определить среднюю силу тока в проводнике…

За время \(t = 10\) с при равномерно возрастающей силе тока от нуля до некоторого максимума в проводнике выделилось количество теплоты \(Q = 40\) кДж. Определить среднюю силу тока \(\left\langle I \right\rangle \) в проводнике, если его сопро­тивление \(R = 25\) Ом.

[custom_ads_shortcode2]

Как найти заряд проходящий в проводнике если сила тока…

За время \(t = 8\) с при равномерно возраставшей силе тока в проводнике сопротивлением \(R = 8\) Ом выде­лилось количество теплоты \(Q = 500\) Дж. Определить за­ряд \(q\), проходящий в проводнике, если сила тока в на­чальный момент времени равна нулю.

[custom_ads_shortcode3]

Как найти количество теплоты которое выделится в проводнике…

Сила тока в цепи изменяется по закону \(I = {I_0}\sin \omega t\). Определить количество теплоты, которое вы­делится в проводнике сопротивлением \(R = 10\) Ом за вре­мя, равное четверти периода (от \({t_1} = 0\) до \({t_2} = T/4\), где \(T = 10\) c).

[custom_ads_shortcode1]

Определить количество теплоты выделившееся в проводнике…

Сила тока в проводнике изменяется со временем по закону \(I = {I_0}{e{ – \alpha t}}\). Опреде­лить количество теплоты, которое выделится в проводнике сопротивлением \(R = 20\) Ом за время, в течение которого ток уменьшится в \(e\) раз.

[custom_ads_shortcode2]

Как определить совершенную при расширении газа работу…

При изотермическом расширении азота при температуре Т = 280 К объем его увеличился в два раза. Определить 1) совершенную при расширении газа работу А; 2)изменение ΔU внутренней энергии; 3) количество теплоты Q, полученное газом.

[custom_ads_shortcode3]

Во сколько раз увеличится объем водорода…

Во сколько раз увеличится объем водорода, содержащий количество вещества ν = 0,4 моль при изотермическом расширении, если при этом газ получит теплоту Q = 800 Дж? Температура водорода Т = 300 К.

[custom_ads_shortcode1]

Какая доля количества теплоты расходуется…

Какая доля ω количества теплоты Q, подводимого к идеальному двухатомному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение ΔU внутренней энергии газа и какая доля ω — на работу А расширения?

[custom_ads_shortcode2]

Какую долю количества теплоты газ отдаст…

Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура Т теплоотдатчика в четыре раза (n = 4) больше температуры теплоприемника. Какую долю ω количества теплоты, полученного за один цикл от теплоотдатчика, газ отдаст теплоприемнику?

[custom_ads_shortcode3]

Как определить температуру теплоотдатчика…

Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику теплоту Q = 14 кДж. Определить температуру Т теплоотдатчика, если при температуре теплоприемника T = 280 К работа цикла A = 6 кДж.

[custom_ads_shortcode1]

Как найти температуру теплоотдатчика…

Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от теплоотдатчика теплоту Q = 4,38 кДж и совершил работу A = 2,4 кДж. Определить температуру теплоотдатчика, если температура теплоприемника T = 273 К.

Источники:

  • edu.glavsprav.ru
  • www.nado5.ru
  • spishy-u-antoshki.ru
  • zzapomni.com

Источник: https://fizikinfo.ru/drugoe/opredeli-kolichestvo-teploty-peredannoe-holodilniku/

Biz-books
Добавить комментарий