Равновесная термодинамика. 1. Что такое, изопроцессы и каким, законам они подчиняются?

1. Что такое, изопроцессы и каким, законам они подчиняются? Нарисуйте графики этих процессов.

2. Сформулируйте первый закон термодинамики. Запишите этот закон для изобарного, изохорного, изотермического и адиабатного процессов.

3. Дайте определение удельной и молярной теплоемкостей. В каких единицах СИ они измеряются?

4. В чем особенности теплоемкости газа? Выведите формулу для молярных теплоемкостей и идеального газа.

5. Дайте определение числа степеней свободы молекулы. Чему равна величина для 1-, 2-, 3- и многоатомного идеальных газов?

6. Какой процесс называется адиабатным? Выведите уравнение Пуассона.

7. Рассчитайте теоретическое значение показателя адиабаты для 1-, 2-,3- атомного идеального газа.

8. В чем заключается метод Клемана и Дезорма для определения отношения

9. Опишите рабочий цикл экспериментальной установки по P-V диаграмме.

10. Выведите расчетную формулу для определения .

11. Как и почему изменяется температура газа в колбе при проведении опыта?

Равновесная термодинамика

№ 1 Охарактеризовать физический смысл энтальпии. Какими внешними эффектами сопровождается изменение энтальпии в физических и химических процессах?

№ 2. Охарактеризовать физический смысл энтропии с примерами (подчеркнуть многогранность понятия). Привести по три примера процессов, в которых энтропия растет и уменьшается.

Ответить на один из вопросов, согласно номеру варианта.

Вариант 1. Как может изменяться энтропия в изолированных системах? Ответ обоснуйте на основе закона термодинамики.

Вариант 2 При смешивании двух газов, находящихся до того в раздельных сосудах, мы будем меньше знать о местоположении конкретной молекулы. Какой смысл энтропии проявляется в данном примере

Вариант 3. Имеется два случая распределение десяти молекул между двумя половинами сосуда, разделенного перегородкой с отверстием, – 2:8 и 4:6? В каком случае термодинамическая вероятность системы выше? Как соотносятся энтропии для первого и второго случаев?

Вариант 4. Что понимают под вечным двигателем второго рода? Что утверждает термодинамика о возможности его создания?

Вариант 5. Как может изменяться энтропия в изолированных системах и неизолированных (открытых и закрытых)?

Вариант 6. Самопроизвольно тепло переходит от более нагретых тел к менее. О каком смысле энтропии, характеризующим данный переход, можно говорить? Что происходит с величиной энтропии при этом?

Вариант 7. Как изменяется энергия изолированной системы по количеству и качеству? Ответ обоснуйте.

Вариант 8. Что понимают под вечным двигателем первого рода? Что утверждает термодинамики о возможности его создания?

Вариант 9. Если в перегородке, разделяющей два раствора, появится щель, то мы будем меньше знать о местоположении конкретной молекулы. Какой смысл энтропии проявляется в данном примере?

Вариант 10. Какой зависимостью связаны энтропия и качество энергии? Как они изменяются при движении ракеты сквозь слои воздушной атмосферы, когда наблюдается нагрев корпуса ракеты?

Вариант 11. Дайте обоснованный ответ о связи второго закона термодинамики с направленностью времени.

Вариант 12. Назовите не менее пяти качественных или количественных интерпретаций понятия «энтропия».

Вариант 13. Что происходит со структурами при протекании процесса в изолированных системах? Ответ обоснуйте на основе закона термодинамики.

Вариант 14. Какую формулировку второго начала термодинамики можно подвести под процесс нагревания воды в чайнике над горящим газом?

Вариант 15. Какой зависимостью связаны энтропия и качество энергии? Как они изменяются при торможении автомобиля, когда наблюдается нагрев соприкасающихся поверхностей?

Вариант 16. Как изменяется уровень сложности и организованности изолированной системы при протекании в ней процесса? Ответ обоснуйте на основе начала термодинамики.

Вариант 17. Как изменяется количество доступной информации об изолированной системе при протекании в ней процесса? Ответ обоснуйте на основе второго начала термодинамики.

Вариант 18. Что такое термодинамическая вероятность системы, как она связана с энтропией и как изменяется в изолированной системе при протекании процесса?

Вариант 19. Имеется два случая распределение десяти молекул между двумя половинами сосуда, разделенного перегородкой с отверстием, – 2:8 и 5:5? В каком случае термодинамическая вероятность системы выше? Как соотносятся энтропии для первого и второго случаев?

Вариант 20. В более или менее вероятное состояние переходит изолированная система при протекании в ней процесса? Ответ обоснуйте в соответствии со вторым началом термодинамики.

Вариант 21. Поясните понятие «стрела времени» на основе одного из законов термодинамики.

Вариант 22. На основе законов термодинамики поясните, как качественно и количественно изменяется энергия изолированной системы при протекании в ней процесса.

Вариант 23. Какой зависимостью связаны энтропия и качество энергии? Как они изменяются при падении метеорита на Землю, когда наблюдается выгорание огромных площадей?

Вариант 24. Какую формулировку второго начала термодинамики можно подвести под процесс остывания нагретого чайника с водой?

Вариант 25. Привести не менее четырех формулировок второго закона термодинамики.

Вариант 26. Объясните, что происходит с энтропией системы, если в ней образуются все более организованные структуры. Какой смысл энтропии проявляется в этом процессе?

Вариант 27. Что понимают под вечными двигателями первого и второго рода?

Вариант 28. Имеется два случая распределение десяти молекул между двумя половинами сосуда, разделенного перегородкой с отверстием, – 3:7 и 5:5? В каком случае термодинамическая вероятность системы выше? Какой зависимостью связаны энтропия и вероятность системы?

Вариант 29. Что происходит с энтропией открытой системы, когда в ней наблюдается образование более организованных упорядоченных структур?

Вариант 30. Если соединить два реактора с газами, то мы будем меньше знать о местоположении конкретной молекулы. Какой смысл энтропии проявляется в данном примере?

Вариант 31. Как изменяется количество доступной информации о конкретной молекуле при смешивании двух газов, находящихся до того в раздельных сосудах? Ответ обоснуйте на основе второго начала термодинамики.

Вариант 32. На основе второго начала термодинамики обоснуйте, в более или менее вероятное состояние переходит изолированная система при протекании в ней процесса.

Вариант 33. На основе одного из законов термодинамики поясните термин «стрела времени».

Вариант 34. На основе законов термодинамики поясните, как изменяется качественно и количественно энергия изолированной системы.

Вариант 35. Какую формулировку второго начала термодинамики можно подвести под процесс таяния льда в теплой воде?

№ 3 Ответьте на один из следующих вопросов о взаимопревращениях энергии, согласно номеру варианта.

Вариант 1. В процессе бега спортсмен тратит энергию, выделяющуюся при окислении жиров. Взаимопревращения между какими формами энергии из перечисленных (световая, тепловая, механическая, электрическая, химическая) наблюдаются в данном процессе?

Вариант 2. Взаимопревращения между какими формами энергии происходят при работе часов на батарейке.

Вариант 3. Переход между какими формами энергии осуществляется при включении чайника в электрическую сеть? Как изменяется качество энергии при этом?

Вариант 4. Переход между какими формами энергии осуществляется при нагревании тела под действием света? Как изменяется качество энергии при этом?

Вариант 5. Взаимопревращения между какими формами энергии осуществляются при движении автомобиля, двигатель которого работает на бензине?

Вариант 6. В процессе ходьбы человек тратит энергию пищи. Переходы между какими формами энергии осуществляются при этом?

Вариант 7. Переходы между какими формами энергии осуществляются в процессе фотосинтетической деятельности зеленых растений?

Вариант 8. Переходы между какими формами энергии осуществляются при работе часов на батарейке?

Вариант 9. Превращения между какими формами энергии происходят в аккумуляторе?

Вариант 10. В процессе резкой остановки движущегося тела наблюдается нагрев соприкасающихся поверхностей. Превращения между какими формами энергии происходят при этом?

Вариант 11. Калорийность растительного организма 1000 Дж, при полном поедании его травоядным животным в теле последнего запасается всего 100 Дж, в теле хищника – лишь 10 Дж, а в теле следующего хищника – только 1 Дж. Сколько процентов энергии переходит с одного уровня на другой? Какие переходы энергии осуществляются, если основная часть запасенной в пище энергии рассеивается в окружающую среду?

Вариант 12. Занимаясь физическим трудом, человек тратит энергию пищи. Превращение между какими формами энергии происходит при этом?

Вариант 13. Какие превращения энергии осуществляются при включении утюга в электрическую сеть? Как изменяется качество энергии при этом?

Вариант 14. Переходы между какими формами энергии осуществляются при работе карманного фонарика на батарейке?

Вариант 15. Поглощая энергию Солнца, зеленые растения синтезируют углеводы. Превращение между какими формами энергии происходит при этом?

Вариант 16. Горючие ископаемые– газ, нефть, каменный уголь, которые человек использует как топливо, образовались в толще Земли из останков живых систем. Превращения между какими формами энергии происходят при этом?

Вариант 17. В процессе ходьбы человек тратит энергию, выделяющуюся при окислении жиров. Переход между какими формами энергии из перечисленных (световая, тепловая, механическая, электрическая, химическая) наблюдается в данном процессе?

Вариант 18. Превращения между какими формами энергии происходят при работе мышечных клеток животных и человека, если известно, что часть энергии рассеивается в окружающую среду.

Вариант 19. Калорийность растительного организма 1000 Дж, при полном поедании его травоядным животным в теле последнего запасается всего 100 Дж, а остальная энергия тратится на процессы жизнедеятельности и рассеивается в окружающую среду. Какой процент энергии рассеивается, и взаимопревращения между какими формами энергии происходят при этом?

Вариант 20. Калорийность травоядного животного 100 Дж, при полном поедании его хищником в теле последнего запасается всего 10 Дж, а остальная энергия тратится на процессы жизнедеятельности и рассеивается в окружающую среду. Какой процент энергии переходит от одного уровня цепи питания к другому, и взаимопревращения между какими формами энергии происходят при этом?

Вариант 21. При движении метеорита сквозь атмосферу Земли он теряет часть своей кинетической энергии. В какую форму энергии она переходит при этом и что происходит с ее качеством?

Вариант 22. Переход между какими формами энергии осуществляется при трении коньков фигуриста о лед?

Вариант 23. Переход между какими формами энергии осуществляется при включении нагревательного прибора в электрическую сеть?

Вариант 24. Какие взаимопревращения энергии осуществляются при получении ее на гидроэлектростанциях?

Вариант 25. Какие превращения энергии осуществляются в процессе сжигания каменного угля? Что происходит с качеством энергии при этом?

Вариант 26. Укажите последовательность превращений форм энергии при работе атомной электростанции (АЭС).

Вариант 27. Какие превращения энергии можно отметить в процессе роста зеленого растения в тепличных условиях?

Вариант 28. Калорийность травоядного животного 200 Дж, при полном поедании его хищником в теле последнего запасается всего 20 Дж, а остальная энергия тратится на процессы жизнедеятельности и рассеивается в окружающую среду. Какой процент энергии переходит от одного уровня цепи питания к другому, и превращения между какими формами энергии происходят при этом?

Вариант 29. Какие взаимопревращения энергии осуществляются при фотосинтетической активности зеленых растений?

Вариант 30. Превращение каких форм энергии происходит в процессе зажигания карманного фонарика, работающего на батарейке?

Вариант 31. Калорийность растительного организма 4000 Дж, при полном поедании его травоядным животным в теле последнего запасается всего 400 Дж, а остальная энергия тратится на процессы жизнедеятельности и рассеивается в окружающую среду. Какой процент энергии рассеивается, и превращения между какими формами энергии происходят при этом?

Вариант 32. Калорийность растительного организма 1500 Дж, при полном поедании его травоядным животным в теле последнего запасается всего 150 Дж, в теле хищника – лишь 15 Дж, а в теле следующего хищника – только 1,5 Дж. Сколько процентов энергии переходит с одного уровня на другой? Какие переходы энергии осуществляются, если основная часть запасенной в пище энергии рассеивается в окружающую среду?

Вариант 33. Какие превращения энергии происходят, когда человек занимается тяжелым физическим трудом?

Вариант 34. Взаимопревращения между какими формами энергии наблюдаются в процессе работы атомной электростанции (АЭС)?

Вариант 35. Калорийность растительного организма 3000 Дж, при полном поедании его травоядным животным в теле последнего запасается всего 300 Дж, в теле хищника – лишь 30 Дж, а в теле следующего хищника – только 3 Дж. Сколько процентов энергии переходит с одного уровня на другой? Какие переходы энергии осуществляются, если основная часть запасенной в пище энергии рассеивается в окружающую среду?