Физические основы термодинамики. 21. Какое количество водяного пара можно нагреть от 200С до 1000С при постоянном давлении количеством теплоты

21. Какое количество водяного пара можно нагреть от 20⁰С до 100⁰С при постоянном давлении количеством теплоты, равным 220 Дж? На сколько изменится при этом его внутренняя энергия?

22. Один моль азота нагревают при постоянном давлении от 10⁰С до 110⁰С. Найти изменение его внутренней энергии, работу, совершаемую при расширении, количество теплоты, сообщаемое газу.

23. Газ при постоянном давлении был нагрет от 7⁰С до 107⁰С. Определить работу изобарического расширения газа, если в начале нагревания газ занимал объем 8 м³ при давлении 0, 5 МПа.

24. Водород массой 100 г был изобарически нагрет так, что объем его увеличился в 3 раза. Затем водород изохорически охлаждали так, что давление его уменьшилось в 3 раза. Найти изменение энтропии.

25. Одноатомному газу сообщено 41, 9 Дж теплоты. При этом газ расширяется, сохраняя постоянное давление. Найти работу расширения газа.

26. Определить работу расширения 7 кг водорода при постоянном давлении и количество теплоты, переданное водороду, если в процессе нагревания его температура повысилась на 200⁰С.

27. Атомарный кислород, молекулярный кислород О₂ и озон О₃ отдельно друг от друга расширяются адиабатически, при этом расходуется некоторое количество теплоты. Определить, какая доля тепла расходуется: 1) на работу расширения; 2) на изменение внутренней энергии О₃.

28. Азот массой 200 г расширяется изотермически при температуре 7⁰С, причем объем газа увеличивается в 2 раза. Найти: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) совершенную при расширении газа работу; 3) теплоту, полученную газом.

29. Один киломоль воздуха при давлении 10⁶Па и температуре 390 К изохорически изменяет давление так, что его внутренняя энергия изменяется на -71, 7 кДж, затем изобарически расширяется и совершает работу 745 кДж. Определить параметры воздуха (считать теплоемкость равной 721 Дж/кг× К). Дать диаграмму процесса.

30. При нормальных физических условиях 1, 25 кг азота подвергается изотермическому сжатию. Вычислить работу, необходимую для сжатия азота, если в результате сжатия объем его уменьшился в 3 раза.

31. Определить работу А₂ изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, к.п.д. которого h=0, 4, если работа изотермического расширения равна А₁=8 Дж.

32. Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от нагревателя теплоту Q₁=4, 38 кДж и совершил работу А=2, 4 кДж. Определить температуру нагревателя, если температура охладителя Т₂=273 К.

33. Газ, совершающий цикл Карно, 3/4 теплоты, полученной от нагревателя, отдает холодильнику. Температура холодильника 0⁰С. Определить температуру нагревателя.

34. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура нагревателя в 3 раза выше абсолютной температуры холодильника. Какую долю теплоты, получаемой за один цикл от нагревателя, газ отдает холодильнику?

35. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, имеет температуру нагревателя 227⁰С, температуру холодильника 127⁰С. Во сколько раз нужно увеличить температуру нагревателя, чтобы КПД машины увеличился в 3 раза?

36. Температура нагревателя тепловой машины, работающей по циклу Карно, 427⁰С, холодильника 227⁰С, причем холодильник этой тепловой машины служит нагревателем другой тепловой машины. У какой из машин КПД больше и во сколько раз, если разность температур нагревателя и холодильника у обеих машин одинакова?

37. КПД паровой машины составляет 50% от КПД идеальной тепловой машины, которая работает по циклу Карно в том же интервале температур. Температура пара, поступающего из котла в паровую машину, 227⁰С, температура в конденсаторе 77⁰С. Определить мощность паровой машины, если она за 1 ч потребляет уголь массой 200 кг с теплотворной способностью 31 МДж/кг.

38. Вычислить КПД цикла Карно, совершаемого трехатомным газом, состоящим из жестких (объемных) молекул, если при адиабатическом расширении объем его увеличивается от 6 до 7 дм³.

39. Двухатомный газ совершает цикл Карно. Определить КПД цикла, если известно, что на каждый моль этого газа при его адиабатическом сжатии затрачивается работа 2, 0 кДж. Температура нагревателя 127⁰С.

40. Наименьший объем газа, совершающего цикл Карно, 12 дм³. Определить наибольший объем, если объем газа в конце изотермического расширения 60 дм³, в конце изотермического сжатия - 19 дм³.