termodynamika

 TEORIA

1. Podaj cechy gazu doskonałego. Równanie gazu doskonałego. Zasady termodynamiki
2. Omów przemianę izotermiczną, izobaryczną, izochoryczną, adiabatyczną
- przedstaw na wykresie zależności p(V), p(T), V(T) w tej przemianie
- podaj zależności fizyczne między parametrami gazu w tej przemianie (równanie gazu doskonałego)
3. Narysuj cykl przemian silnika Carnota i nazwij je

ZADANIA:
zad. 1 W butli o pojemności 50l znajduje się tlen. Temp. początkowa wynosi 280 K, a ciśnienie 100 kPa. Butla na słońcu nagrzała się do temp. 430 K, a ciśnienie  wyniosło 120 kPa.   Oblicz liczbę moli, Tk oraz ciepło dostarczone przez słońce.

zad 2.

W naczyniu znajdował się gaz pod ciśnieniem 2·105 Pa i o temperaturze 25 °C, zamknięty tłokiem o powierzchni przekroju 50 cm2. Początkowo objętość gazu wynosiła 1000 cm3, a następnie przesunięto tłok o 5 cm w prawo, jak pokazano na rysunku. Temperatura gazu się nie zmieniła.

Oblicz ciśnienie gazu po przesunięciu tłoka.

Spośród podanych niżej zdań wybierz i podkreśl dwa poprawnie opisujące tę przemianę.

a) Energia wewnętrzna gazu wzrosła.

b) Energia wewnętrzna gazu zmalała.

c) Energia wewnętrzna gazu się nie zmieniła.

d) Gaz pobrał z otoczenia energię w postaci ciepła.

e) Gaz oddał do otoczenia energię w postaci ciepła.

f) Przemiana odbyła się bez wymiany ciepła z otoczeniem.

Zadanie 1
Wyznacz o ile zmieniła się temperatura gazu doskonałego, który zwiększył objętość z 4 dm3 do 5 dm3, jeżeli w naczyniu znajdowały się 3 mole gazu, a ciśnienie wynosiło 1050 hPa.

Zadanie 2

Korzystając z wykresu p(V) oblicz:
a) pracę wykonaną przez gaz
b) pracę wykonaną przez siły zewnętrzne
c) sprawność silnika cieplnego, który działa wg przestawionego schematu
d) nazwij kolejne przemiany, jakie zachodzą w tym silniku cieplnym

Zadanie 3
Temperatura chłodnicy silnika Carnot’a wynosi 20 0C . Temperatura grzejnika jest 3 razy większa.
A) Ile wynosi sprawność tego silnika?
B) Przedstaw na wykresie przemiany w silniku Carnot’a i nazwij je

Zadanie 4
Ile razy wzrosło ciśnienie gazu podczas przemiany izochorycznej, jeżeli jego początkowa temperatura wynosiła T1, a przyrost temperatury jest równy ∆T

Zadanie 5
W silniku Carnota temperatura grzejnika wynosi 500 K, a chłodnicy 300 K. Gaz pobiera energię w ilości 10 5 J i wykonuje pracę równą 0,2 * 10 5 J.
a) Jaką pracę (teoretycznie) może wykonać silnik, jeżeli zużyje 50 kJ ciepła?
b) Jaką pracę w rzeczywistości wykona ten silnik, jeżeli jego sprawność rzeczywista jest o 20 % mniejsza?

Zadanie 6
Ile cząsteczek zawiera gaz o objętości 20 dm3 w temperaturze 370C pod ciśnieniem 1100 hPa ?

Zadanie 7
Do wody o masie 1,5 kg o temperaturze 60 0C wlano wodę o temperaturze 25 0C. Temperatura wody po wymieszaniu wyniosła 40 0C. Ile zimnej wody wlano do ciepłej?

część 2

Stałe: R= 8,3 J/mol* K, NA = 6,02 *10 23 1/mol

Zadanie 1
Omów przemianę izobaryczną oraz:
a) przedstaw na wykresie zależności p(V), p(T), T(V)
b) jak zmienia się energia wewnętrzna gazu w tej przemianie
c) wyznacz o ile zmieniła się temperatura gazu doskonałego, który zwiększył objętość z 4 dm3 do 5 dm3, jeżeli w naczyniu znajdowały się 3 mole gazu, a ciśnienie wynosiło 1050 hPa.

Zadanie 2
a) Podaj cech gazu doskonałego.
b) Narysuj wykres p(V) cyklu przemian silnika Carnota i nazwij te przemiany.

Zadanie 3

Korzystając z wykresu p(V) oblicz:
a) pracę wykonaną przez gaz
b) pracę wykonaną przez siły zewnętrzne
c) sprawność silnika cieplnego, który działa wg przestawionego schematu
d) nazwij kolejne przemiany, jakie zachodzą w tym silniku cieplnym

Zadanie 4
Ile razy wzrosło ciśnienie gazu podczas przemiany izochorycznej, jeżeli jego początkowa temperatura wynosiła T1, a przyrost temperatury jest równy ∆T

Zadanie 5
W silniku Carnota temperatura grzejnika wynosi 500 K, a chłodnicy 300 K. Gaz pobiera energię w ilości 10 5 J i wykonuje pracę równą 0,2 * 10 5 J.
a) Jaką pracę (teoretycznie) może wykonać silnik, jeżeli zużyje 50 kJ ciepła?
b) Jaką pracę w rzeczywistości wykona ten silnik, jeżeli jego sprawność rzeczywista jest o 20 % mniejsza?

Zadanie 6
Omów przemianę izobaryczną ( i inne) oraz:
a) przedstaw na wykresie zależności p(V), p(T), V(T)
b) odpowiedz jak zmienia się energia wewnętrzna gazu poddanego zwiększaniu i zmniejszaniu objętości
c) wyznacz o ile zmieniła się temperatura gazy doskonałego, który zwiększył objętość
z 4 dm3 do 5 dm3, jeżeli w naczyniu znajdowały się 3 mole gazu.

Zadanie 7
Podaj treść II zasady termodynamiki.

Zadanie 8
Korzystając z wykresu p(V) oblicz:
a) pracę wykonaną przez gaz
b) pracę wykonaną przez siły zewnętrzne
c) sprawność silnika cieplnego, który działa wg przestawionego schematu
d) nazwij kolejne przemiany, jakie zachodzą w tym silniku cieplnym
e) przedstaw cykl przemian we współrzędnych p (T)

Zadanie 9
Do wody o masie 2 kg o temperaturze 30 0C wlano wodę o temperaturze 65 0C. Temperatura wody po wymieszaniu wyniosła 50 0C . Ile ciepłej wody wlano do zimnej?

zadanie 10
Podaj treść I zasady termodynamiki.