Круговые процессы. Цикл Карно

300. Идеальный газ совершает цикл Карно при температурах теплоприемника Т₂ = 290 К и теплоотдатчика Т₁ = 400 К. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия h цикла, если температура теплоотдатчика возрастет до Т^/₁ = 600 К?

301. Температура нагревателя тепловой машины, работающей по циклу Карно, 480 К, температура холодильника 390 К. Какой должна быть температура нагревателя при неизменной температуре холодильника, чтобы КПД машины увеличился в два раза?

302. Тепловая машина работает по циклу Карно, КПД которого 0,2. Каким будет КПД этой машины, если она совершит тот же цикл в обратном направлении?

303. Газ, совершающий цикл Карно, отдал теплоприемнику теплоту Q₂ = 14 КДж. Определить температуру Т₁ теплоотдатчика, если при температуре теплоприемника Т₂= 280 К работа цикла А = 6 КДж.

304. Тепловая машина работает по циклу Карно, КПД которого 0,2. Каким будет КПД этой машины, если она совершит тот же цикл в обратном направлении?

305. Холодильная машина работает по обратному циклу Карно, КПД которого 200%. Каков будет КПД тепловой машины, работающей по прямому циклу Карно?

306. Температура нагревателя тепловой машины, работающей по циклу Карно, 500 К, температура холодильника 350 К. Какой должна быть температура нагревателя при неизменной температуре холодильника, чтобы КПД машины увеличился в два раза?

307. Тепловая машина работает по циклу Карно, КПД которого 0,15. Каким будет КПД этой машины, если она совершит тот же цикл в обратном направлении?

308. Холодильная машина работает по обратному циклу Карно, КПД которого 300%. Каков будет КПД тепловой машины, работающей по прямому циклу Карно?

309. Коэффициент полезного действия цикла Карно равен 0,3. При изотермическом расширении газ получил от нагревателя 200 Дж энергии. Определить работу, совершаемую при изотермическом сжатии.

310. Температура нагревателя в 3 раза выше температуры холодильника. Какую часть энергии, полученной в цикле Карно от нагревателя, газ отдает холодильнику?

311. При совершении цикла Карно газ получил от нагревателя 16,77 кДж энергии и совершил 5,59 кДж работы. Во сколько раз температура нагревателя выше температуры холодильника?

312. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура холодильника 290 К. Во сколько раз увеличится КДД цикла, если температура нагревателя повысится от 400 К до 600 К?

313. Газ совершает цикл Карно. Работа изотермического расширения газа 5 Дж. Определить работу изотермического сжатия, если термический КПД цикла 0,2.

314. Найти КПД цикла, состоящего из двух изобар и двух адиабат, если температуры характерных точек равны 370 К, 600 К, 500 К и 350 К. Решение пояснить диаграммой P-V.

315. Совершая прямой цикл Карно, газ отдал холодильнику 25% теплоты, полученной от нагревателя. Определить температуру холодильника, если температура нагревателя 500 К.

316. Коэффициент полезного действия цикла Карно равен 0,25. При изотермическом расширении газ получил от нагревателя 250 Дж энергии. Определить работу, совершаемую при изотермическом сжатии.

317. Температура нагревателя в 3 раза выше температуры холодильника. Какую часть энергии, полученной в цикле Карно от нагревателя, газ отдает холодильнику?

318. При совершении цикла Карно газ получил от нагревателя 20 кДж энергии и совершил 5,5 кДж работы. Во сколько раз температура нагревателя выше температуры холодильника?

319. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура холодильника 240 К. Во сколько раз увеличится КПД цикла, если температура нагревателя повысится от 370 К до 570 К?

320. Газ совершает цикл Карно. Работа изотермического расширения газа 7,5 Дж. Определить работу изотермического сжатия, если термический КПД цикла 0,15.

321. Найти КПД цикла, состоящего из двух изобар и двух адиабат, если температуры характерных точек равны 350 К, 550 К, 400 К и 320 К. Решение пояснить диаграммой P-V.

322. Совершая прямой цикл Карно, газ отдал холодильнику 20% теплоты, полученной от нагревателя. Определить температуру холодильника, если температура нагревателя 450 К.

323. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя T₁ = 500 К, холодильника Т₂ = 300 К. Работа изотермического расширения газа составляет 2 кДж. Определите: 1) термический КПД цикла; 2) количество теплоты, отданное газом при изотермическом сжатии холодильнику.

Энтропия

324. Лед массой 0,2 литра, находящийся при температуре - 30°С, превращается в пар. Определить изменение энтропии.

325. Найти изменение энтропии 1 кг воздуха, если его давление увеличилось от 0,2 МПа до 1,0 МПа, а температура понизилась от 327°С до 127°С.

326. Определить изменение энтропии при изотермическом сжатии 1 моля кислорода от объема V до объема 1/3 V.

327. При изобарном расширении водорода массой 20 г его объем увеличивается в три раза. Определить изменение энтропии водорода при этом процессе.

328. Определить изменение энтропии, происходящее при смешивании 2 кг воды при температуре 250 К и 4 кг воды при температуре 300 К.

329. Объем гелия, масса которого 1 кг, увеличился в четыре раза: а) изотермически; б) адиабатно. Каково изменение энтропии в этих случаях?

330. Определить изменение энтропии 1 моль идеального газа при изохорном, изобарном и изотермическом процессах.

331. Определить изменение энтропии 2 кг расплавленного свинца при охлаждении его от 327°С до 10°С. Температура плавления свинца 327°С.

332. Найти изменение энтропии при нагревании 1 кг воды от 0°С до 100°С и последующем.превращении ее в пар при той же температуре.

333. Определить изменение энтропии при изобарном нагревании 0,1 кг азотаот17°Сдо97°С.

334. Найти изменение энтропии при нагревании и плавлении 1 кг олова. Первоначальная температура олова 25°С.

335. Определить изменение энтропии, происходящее при смешивании 2 кг воды при температуре 250 К и 4 кг воды при температуре 300 К.

336. Определить изменение энтропии 2 кг расплавленного свинца при охлаждении его от 327°С до 10°С. Температура плавления свинца 327°С.

337. Лед массой 0,2 литра, находящийся при температуре - 30°С, превращается в пар. Определить изменение энтропии.

338. Найти изменение энтропии 1,5 кг воздуха, если его давление увеличилось от 0,15 МПа до 0,5 МПа, а температура понизилась от 327°С до 127°С.

339. Определить изменение энтропии при изотермическом сжатии 1 моля кислорода от объема V до объема 1/3 V.

340. При изобарном расширении водорода массой 20 г его объем увеличивается в три раза. Определить изменение энтропии водорода при этом процессе.

341. Определить изменение энтропии, происходящее при смешивании 1,5 кг воды при температуре 270 К и 3 кг воды при температуре 300 К.

342. Объем гелия, масса которого 1 кг, увеличился в четыре раза: а) изотермически; б) адиабатно. Каково изменение энтропии в этих случаях?

343. Определить изменение энтропии 1 моль идеального газа при изохорном, изобарном и изотермическом процессах.

344. Определить изменение энтропии 1,5 кг расплавленного свинца при охлаждении его от 327°С до 10°С. Температура плавления свинца 327°С.

345. Найти изменение энтропии при нагревании 1 кг воды от 0°С до 100°С и последующем.превращении ее в пар при той же температуре.

346. Определить изменение энтропии при изобарном нагревании 0,1 кг азотаот17°Сдо97°С.

347. Найти изменение энтропии при нагревании и плавлении 1,5 кг олова. Первоначальная температура олова 20°С.

348. Определить изменение энтропии, происходящее при смешивании 2 кг воды при температуре 250 К и 4 кг воды при температуре 300 К.

349. Определить изменение энтропии 3 кг расплавленного свинца при охлаждении его от 327°С до 20°С. Температура плавления свинца 327°С.

 

Основные физические константы

Гравитационная постоянная G = 6.6720*10^-11 Н*м^2/кг^2 Скорость света в вакууме c = 2.99792458*10^8 м/с Магнитная постоянная m0 = 1.25663706144*10^-6 Гн/м Электрическая постоянная e0 = 8.85418782*10^-12 Ф/м Постоянная Планка h = 6.626176*10^-34 Дж*с Масса покоя электрона me = 9.109534*10^-31 кг Масса покоя протона mp = 1.6726485*10^-27 кг Масса покоя нейтрона mn = 1.6749543*10^-27 кг Заряд электрона e = 1.6021892*10^-19 Кл Атомная единица массы 1.660565*10^-27 кг Постоянная Авогадро NA = 6.022045*10^23 моль^-1 Постоянная Фарадея F = 96484.56 Кл/моль Молярная газовая постоянная R = 8.31441 Дж/(моль*К) Постоянная Больцмана k = 1.380662*10^-23 Дж/К Нормальный (молярный) объем идеального газа при нормальных условиях V0 = 2.241*10^-2 м^3/моль Нормальное атмосферное давление Pатм. = 101325 Па Радиус первой боровской орбиты a0 = 5.2917706*10^-11 м Ускорение свободного падения g = 9.80665 м/с^2

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие для инженерно-технических специальностей вузов – М: Высшая школа, 2002, 540 с.

2. Трофимова Т. И. Сборник задач по курсу физики: Учеб. пособие для втузов - М.: Высшая школа. 302 с. 1996

3. Павлова З. Г., Трофимова Т. И. Сборник задач по курсу физики с решениями: Учеб. пособие для вузов, М.: Высшая школа 2001. 589 с.

Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2002.