Решение задач

Задача 2. Какую минимальную работу надо совершить, чтобы с помощью обращенного теплового двигателя (теплового насоса) с регенератором отнять 600 Дж теплоты от тела с температурой 250°К и передать ее телу, имеющему температуру 300°К. Теплоемкости тел очень велики.

Задача 3. Электрический обогреватель мощностью 1 кВт поддерживает в помещении температуру 20°С при температуре наружного воздуха 0°С.
а) Какая минимальная мощность потребовалась бы для работы теплового насоса, выполняющего ту же функцию?
б) Во сколько раз дешевле обходилось бы отопление с помощью теплового насоса, чем с помощью электронагревателя?

Задача 4. Термопара представляет собой два соединенных спая разнородных металлических проволок, например, меди и константана. Если спаи поддерживать при разных температурах, то термопара действует как источник тока. На концах проволоки возникает ЭДС. Один спай термопары поместили в теплоизолированный контейнер с 1 кг льда, другой спай находится в комнате при постоянной температуре 27°С. Термопару подключили к кипятильнику, опущенному в стакан с 200 г воды. Оцените, на сколько нагреет кипятильник воду, пока в контейнере не растает весь лед.

Задача 5. Вычислите изменение энтропии всего мира при работе тепловой машины по циклу, состоящему из двух изотерм, при температурах T1 и T2 и двух изохор при объемах V1 и V2, если рабочим телом является 1 моль идеального одноатомного газа? Регенератор отсутствует.

Задача 6. Тепловая машина работает по циклу, состоящему из адиабаты, изотермы и изохоры (см. рисунок).
а) Чему равен КПД этой машины, если в качестве рабочего тела используется 1 моль азота?
б) На сколько увеличивается энтропия мира за один цикл работы машины?

Задача 7 [C5.9.4]. Найдите приращение энтропии водорода при расширении его от объема V до 2V:
а) При адиабатическом расширении.
б) При изотермическом расширении. Масса газа m.

2. Энтропия – функция состояния

Вопрос 3. Является ли функцией состояния работа, которую совершает идеальный газ в каком-либо процессе? Является ли подводимое к газу тепло функцией состояния газа? Ответ аргументируйте примерами.

Вопрос 4. Изотерма идеального газа описывает процесс, в котором температура газа не изменяется. Одновременно в этом процессе остается постоянной внутренняя энергия газа. В этом смысле изотерма является геометрическим местом точек (состояний газа) с постоянной внутренней энергией (дважды изопроцесс). Является ли изопроцессом адиабата?