Chương viii: bài tập nguyên lý ii nhiệt động lực học

     
Quy mong dấu: Q > 0: hệ nhấn nhiệt lượng; Q A > 0: hệ dấn công; A + quy trình đẳng áp: A = pΔV = p(V2 – V1) → ΔU = Q – A+ quá trình đẳng tích: A = 0 => ΔU = Q.

Bạn đang xem: Chương viii: bài tập nguyên lý ii nhiệt động lực học

+ quy trình đẳng nhiệt: A = (m/µ)RT.ln(V1/V2) = (m/µ)RT.ln(p2/p1) → ΔU = 0 => Q = – A

2/ nhiệt dung phân tử đẳng tích

$C_v$ = (3/2)R: đối với khí đơn nguyên tử.

$C_v$ = (5/2)R: so với khi lưỡng nguyên tử.

3/ nhiệt dung phân tử đẳng áp

$C_p = C_v + R$


Bài tập nguyên lí I nhiệt rượu cồn lực học

Bài tập 1. Người ta tiến hành công 200 J nhằm nén khí trong một xilanh. Tính độ biến chuyển thiên nội năng của khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh sức nóng lượng 40 J.
Bài tập 2. Khi truyền tải nhiệt lượng 6.106 J đến khí vào một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông có tác dụng thể tích của khí tăng lên 0,5 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.106 N/m2 với coi áp suất này không đổi trong quá trình khí triển khai công.
Bài tập 3. Một lượng khí lí tưởng chứa trong một xilanh tất cả pit-tông chuyển động được. Các thông số kỹ thuật trạng thái lúc đầu của khí là 10 dm3; 100 kPa; 300 K. Khí được làm lạnh theo một quá trình đẳng áp tới khi thể tích còn 6 dm3. Khẳng định nhiệt độ cuối cùng của khí và tính công mà hóa học khí tiến hành được.

Nhiệt độ cuối: T2 = = 180 K.

Công hóa học khí tiến hành được: A = pΔV = 400 J.


Bài tập 4. Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho hóa học khí đựng trong xilanh nằm ngang. Hóa học khí nở ra đẩy pit-tông đi một quãng 5 cm. Tính độ trở thành thiên nội năng của chất khí. Biết lực ma gần kề giữa pit-tông với xilanh tất cả độ phệ là 20 N.

Công chất khí triển khai để chiến thắng ma sát: A = Fs

Vì khí dìm nhiệt lượng và triển khai công nên:

ΔU = Q – Fs = 0,5 J.


Bài tập 5. Một hộp động cơ nhiệt có công suất 25%, hiệu suất 30 kW. Tính nhiệt lượng mà lại nó tỏa ra cho nguồn lạnh trong 5 giờ thao tác làm việc liên tục.

Hiệu suất rượu cồn cơ: H =

=> q1 = =

=> |Q2| = Q1(1 – H) = (1 – H) = 162.107 J.


Bài tập 6. Tính công suất của một hộp động cơ ôtô nếu trong thời gian 4 tiếng chạy liên tiếp ôtô tiêu thụ không còn 60 lít xăng. Biết công suất của bộ động cơ là 32%, năng suất tỏa nhiệt độ của xăng là 46.106 J/kg và trọng lượng riêng của xăng là 0,7 kg/dm3.

Nhiệt lượng cung cấp khi xăng cháy hết: quận 1 = VDq = 1932.106J.

Công rượu cồn cơ triển khai được: A = Q1H = 618,24.106 J.

Công suất của hễ cơ: phường = = 42,9.103 W = 42,9 kW.


Bài tập 7. Một lượng khí ôxy cân nặng 160g được nung nóng từ ánh nắng mặt trời 50oC mang đến 60oC. Tra cứu nhiệt lượng mà khí nhận được và độ thay đổi thiên nội năng của khối khí trong nhị quá trình:a/ Đẳng tích.b/ Đẳng áp.

a/ quy trình đẳng tích: A = 0

ΔU = Q = (m/µ)C$_v$ΔT = (160/32).2,5.8,31.10 =1038,75(J )

b/ quy trình đẳng áp, ta có:

ΔU = (m/µ)C$_v$ΔT = (160/32)2,5.8,31.10 =1038,75(J )

Q = (m/µ)C$_p$ΔT = (160/32)3,5.8,31.10 = 1451,25(J)


Bài tập 8. Một bình bí mật có thể tích 2 lít đựng khí nitơ ở ánh sáng 10oC sau khi nhận được nhiệt độ lượng Q=4,1.103J, áp suất trung bình lên đến 104 mmHg. Tìm khối lượng của khí nitơ vào bình. Cho biết thêm bình dãn nở vô cùng kém.

Q = (m/µ)C$_v$(T2 – T1) (1)

T2 = (m/µ)P2V2/R (2)

µ = 28; R = 8,31; V2 = 2lit = 2.10-3m3; C$_v$ =2,5R; T1 = 283K; p2 = 104mmHg = 1,35.106Pa

từ (1) và (2) => m = 9.10-3kg


Bài tập 9. Bao gồm 40 gam khí ôxy, sau thời điểm nhận được sức nóng lượng bằng 208,8cal ánh sáng của nó tăng tự 20oC mang đến 44o Hỏi quá trình đó được tiến hành trong đk nào?

Q = (m/µ)C$_x$(T2 – T1) => C$_x$ = Qµ/ = 872.32/(40.24) = 29

C$_x$/R = 3,5 => quy trình trên là quá trình đẳng áp.


Bài tập 11. Viên đạn chì (m=50g, c = 0,12kJ/kg.độ) bay với tốc độ vo = 360km/h. Sau khi xuyên thẳng qua một tấm thép, tốc độ giảm còn 72km/ha/ Tính lượng nội năng tạo thêm của đạn cùng thépb/ 60% lượng nội năng trên biến thành nhiệt làm cho nóng viên đạn. Tính độ tăng ánh nắng mặt trời của đạn.

*


Bài tập 12. Búa máy 10 tấn rơi từ độ cao 2,3m xuống một cọc sắt (c = 0,46kJ/kg.độ, m = 200kg). Biết 40% đụng năng của búa trở thành nhiệt có tác dụng nóng cọc sắt. Hỏi búa rơi bao nhiêu lần thì cọc tăng ánh nắng mặt trời thêm 20oC. Cho rằng cọc ko tỏa nhiệt mang đến môi trường.

*


Bài tập 13. Quả cầu gồm nhiệt dung riêng biệt c = 460J/kg.độ được treo do sợi dây tất cả chiều nhiều năm l = 46cm. Quả ước được nâng lên tới mức B rồi thả rơi. Sau khoản thời gian chạm tường, nó bật lên tới mức C (α = 60o), biết rằng 60% độ giảm thế năng trở thành nhiệt làm cho nóng trái cầu. Tính độ tăng nhiệt độ của quả cầu. Lấy g = 10m/s2
*

*


Bài tập 14. Một trái bóng trọng lượng m = 300g có dung tích V = 8lít được bơm không khí mang lại áp suất p. = 1,2atm. Trái bóng được ném lên cao 20m với rơi xuống đất rắn rồi lại nẩy lên gần như tới địa chỉ cũ. Tính nhiệt độ cực đại của không gian trong trái bóng vào mức va chạm tới đất rắn. Coi thể tích của bóng đổi khác không đáng chú ý khi va chạm. Nhiệt độ độ môi trường xung quanh là T = 300K, nhiệt dung riêng rẽ đẳng tích của không khí là c$_v$ = 19,5J/kg.độ

*


Bài tập 15. Khối khí có phường = 1atm, V1 = 10lít được dãn nở đẳng áp thể tích tăng gấp hai lần. Tìm kiếm công vì khí thực hiện.

*


Bài tập 16. 20g khí ô xi sinh hoạt áp suất 2.105N/m2, nhiệt độ 31oC, được đun cho nóng đẳng áp và dãn nở cho thể tích 25lít. Tính công của khí.
Bài tập 17. Một khối khí gồm p1 = 1atm, V1 = 12lít, t1 = 27oC được đun nóng đẳng áp đến ánh sáng t2 = 77oC. Tính công của khí.
Bài tập 19. Một khối khí bao gồm V = 7,5 lít, p. = 2.105N/m2, t = 27oC bị nén đẳng áp và nhận một công 50J. Tính nhiệt độ của khí sau khi nén.

Xem thêm: Cách Vẽ Các Hình Chiếu Của Vật Thể Đơn Giản Trang 15 Sgk Công Nghệ 11


Bài tập 20. Một khối khí bao gồm V = 3lít, p. = 2.105N/m2, t = 27oC được đun đẳng tích rồi mang đến dãn nở đẳng áp. Lúc dãn nở sức nóng độ tăng thêm 30oC. Tính công khí đang thực hiện.
Bài tập 21. Một khối lượng m của một chất khí có ánh nắng mặt trời T được thiết kế lạnh đẳng tích, áp suất giảm xuống n lần. Kế tiếp khí dãn nở đẳng áp đến nhiệt độ bằng lúc ban đầu. Tính công khí đã thực hiện. Biết phân tử gam của khí là µ
Bài tập 22. Một lượng khí triển khai chu trình biến hóa như hình vẽt1 = 27oC, V1 = 5lít, t3 = 127oC, V3 = 6lít.Ở điều kiện tiêu chuẩn chỉnh khí rất có thể tích Vo = 8,19lít. Tính công vì chưng khí triển khai sau một quy trình biến đổi.
*

Bài tập 23. Một xilanh trực tiếp đứng huyết diện 100cm2 đựng khí nghỉ ngơi 27oC, che bởi pittong nhẹ cách đáy 60cm. Bên trên pittong có đặt một vật khối lượng 100kg. Đốt nóng khí thêm 50oC. Tính công bởi vì khí thực hiện. đến áp suất khí quyển là 1,01.105N/m2; g = 9,8m/s2
Bài tập 24. 2,2kg khí CO2 dãn nở đẳng áp, tăng ánh sáng thêm Δt = 200oC. Tínha/ Công khí đã thực hiện.b/ sức nóng lượng truyền đến khíc/ độ biến đổi thiên nội năng của khí.
Bài tập 25. 12g hidrô dãn nở đẳng áp (c$_p$ = 14,6kJ/kg độ) thể tích tăng gấp cha lần và tiến hành công A = 29916J Tínha/ nhiệt độ độ thuở đầu của khíb/ nhiệt lượng truyền cho khí.c/ độ biến thiên nội năng của khí.
Bài tập 26. 10g oxi ở 15oC và 2,77.105N/m2 dãn nở đẳng áp c$_p$ = 0,9kJ/kg.độ đến thể tích 6lít tínha/ công khí thực hiện và nhiệt độ lượng truyền cho khíb/ độ biến thiên nội năng của khí.
Bài tập 27. 160g oxi được làm cho nóng đẳng tích c$_v$ = 0,65kJ/kg.độ tăng ánh nắng mặt trời từ 50oC mang đến 60oC. Tìm nhiệt lượng truyền mang đến khí và độ trở thành thiên nội năng của khí.
Bài tập 28. Bình kín không dãn nở, đựng 14g nitơ ngơi nghỉ 1atm cùng 27oC, được đun cho nóng c$_v$ = 0,74kJ/kg.độ, áp suất tăng lên đến mức 5atm. Hỏi độ đổi thay thiên nội năng của khí.
Bài tập 29. Bình kín không dãn nở, thể tích 6lít, chứa 12g nitơ sinh hoạt 27oC. Sau khoản thời gian đun nóng, áp suất vào bình là 4,2at. Search nhiệt lượng truyền mang đến khí cùng độ trở nên thiên nội năng của khí.
Bài tập 30. Trong xilanh bao gồm một lượng khí. Pittong cùng khí quyển tạo ra áp suất bởi 2.105N/m2 lên lượng khí ấy. Vì nhận được nhiệt độ lượng 2,8kcal, khí dãn nở đẳng áp, cho thấy thêm c$_p$ = 7kcal/kmol.độ. Tínha/ độ biến hóa thiên nội năng của khíb/ độ tăng thể tích của khí (cho 1cal = 4,19J)
Bài tập 31. Bình thể tích 10lít cất khí đối chọi nguyên tử có tỷ lệ no = 3.10-3m. Động năng mức độ vừa phải của nguyên tử là 5.10$^-21$J. Tính nội năng của khí vào bình.
Bài tập 32. Khí heli đựng trong bình kín có thể tích 2 lít sinh hoạt 27oC, áp suất 105N/m2 Tínha/ gia tốc trung bình của nguyên tử sinh sống trạng thái đầu với trạng thái cuối.b/ nhiệt lượng cung ứng để tăng ánh nắng mặt trời khí lên 127oCc/ nội năng của khí ở đầu, cuối vượt trình.
Bài tập 33. Một khối khí He cất trong bình có thể tích 5lít, áp suất 1,5.105N/m2, ánh nắng mặt trời 27oC.a/ tính hễ năng trung bình của phân tử khí và tỷ lệ phân tửb/ nén đẳng áp khối khí để tỷ lệ phân tử tăng gấp rất nhiều lần lần. Tính ánh nắng mặt trời và thể tích khí sau khoản thời gian nén.c/ Tính nhiệt lượng khí truyền cho bên ngoài.
Bài tập 34. Trọng lượng m = 8g heli cất trong xilanh, che bở pittong nặng. Khí được đun nóng đẳng áp từ ánh sáng t1 =27oC đến 127oC. Tra cứu nhiệt lượng truyền mang lại khí.
Bài tập 35. 40g khí neon (µ = 20) làm việc 27oC thể tích ban đầu 6líta/ nén đẳng nhiệt, công lực không tính là 6750J, thể tích bớt 4 lần. Tính nhiệt lượng khối khí lan ra.b/ Hơ rét đẳng áp thể tích khí tạo thêm như cũ. Tính nhiệt độ lượng khí hấp thụ.c/ Vẽ đồ thị thay đổi trạng thái vào hệ (V,T), (p,T), (p,V)
Bài tập 36. Xilanh bí quyết nhiệt được chia làm hai phần thể tích V1; V2 bởi vách chia cách nhiệt. Phần I gồm khí ở ánh sáng T1, áp suất p1. Phần II cất cùng loại khí ở ánh sáng T2, áp suất p2. Quăng quật vách phòng đi. Bởi vì hệ kín nên nội năng khí bảo toàn. Tìm ánh nắng mặt trời cân bằng.
Bài tập 37. Khí lí tưởng tất cả µ = 28g/mol. Để có tác dụng nóng đẳng áp khối khí thêm ΔT = 14K, yêu cầu truyền đến khí nhiệt độ lượng q.1 = 10J Để làm cho lạnh đẳng tích khối khí trở về ánh sáng ban đầu, đề nghị thu nhiệt độ của khí một nhiệt lượng q2 = 8J. Tìm khối lượng khí.
Bài tập 38. Hình bên cho biết thêm đồ thị (V,T) của nhị chu trình biến đổi của khí lí tưởng. Ở quy trình nào công triển khai lớn hơn. Nhiệt độ lượng thu vào (hay tỏa ra) to hơn.
Bài tập 39. Một xilanh giải pháp nhiệt kín hai đầu có khối lượng m1. Xilanh được ngăn đôi bởi một pittong có thể trượt dọc từ thành xilanh. Pittong có cân nặng m2. Ở từng phần của xilanh chứa cùng 1mol khí lí tưởng nội năng U =cT (c là hằng số) và hoàn toàn có thể trao đổi nhiệt đến nhau. Ta va va rất cấp tốc để truyền mang lại xilanh gia tốc v dọc từ trục của xilanh. Tra cứu độ tăng ánh nắng mặt trời của khí sau khi pittong hoàn thành dao động. Bỏ qua ma gần cạnh giữa pittong với xilanh và giữa xilanh cùng với sàn. Cho rằng pittong ko thu nhiệt (nhiệt dung nhỏ)
Hướng dẫn
<Ẩn HD>
Bài tập 40. Một mol khí lí tưởng đơn nguyên tử bị giam vào một ống hình trụ để nằm ngang và phân cách với bên phía ngoài bằng nhì pittong. Mỗi pittong có trọng lượng m và có thể trượt không ma gần cạnh dọc theo thành xilanh. Truyền cho pittong những vận tốc thuở đầu v cùng 3v theo cùng một chiều. Nhiệt độ ban sơ của khí To. Coi xilanh là cực kỳ dài. Tìm nhiệt độ cực to mà khí đạt được. Nhận định rằng xilanh và pittong cách nhiệt.
Hướng dẫn
<Ẩn HD>
Bài tập 41. Để đốt lạnh 1kg một chất khí không biết, làm việc áp suất ko đổi, tạo thêm 1K thì nên cần 912J, còn đốt rét khí đó ở thể tích không đổi tạo thêm 1K thì cần 649J. Đó là chất khí gì.
Hướng dẫn
<Ẩn HD>
Bài tập 42. Một bình phương pháp nhiệt, bên trong là chân không. Môi trường xung quanh là chất khí solo nguyên tử ở ánh sáng To, tại một thời điểm làm sao đó, người ta mở nắp đến khí vào đầy bình. Hỏi sau khoản thời gian chiếm đầy bình, khí có nhiệt độ T là bao nhiêu.
Hướng dẫn
<Ẩn HD>
Bài tập 43. Một khí lí tưởng đối kháng nguyên tử đưa trạng thái (1) quý phái trạng thái (2) bởi hai cách(1) → (3) → (2)(1) → (4) → (2)
*
Hãy tìm tỉ số các nhiệt lượng đề nghị truyền mang lại khí vào hai quá trình đó.
Hướng dẫn
<Ẩn HD>

Bài tập nguyên lí II nhiệt đụng lực học


Áp dụng nguyên lí II cho bộ động cơ nhiệt → Hiệu suất của hộp động cơ nhiệt

Trong đó: H: công suất của động cơ nhiệt A: công hình thành từ động cơ nhiệt Q1: sức nóng lượng tỏa ra từ nguồn nóngÁp dụng nguyên lí II đến máy lạnh→ Hiệu năng của sản phẩm lạnh

ε: hiệu năng của sản phẩm lạnh T1: ánh sáng của mối cung cấp nóng T2: ánh nắng mặt trời của mối cung cấp lạnh
Bài tập 1. Động cơ nhiệt độ lí tưởng thao tác giữa hai nguồn nhiệt 27oC cùng 127oC. Nhiệt lượng tác nhân thừa nhận của nguồn nóng trong một chu trình là 2400J. Tínha/ năng suất của cồn cơ.b/ Công tiến hành trong một chu trìnhc/ sức nóng lượng truyền mang đến nguồn rét mướt trong một chu trình
Hướng dẫn

a/ H = (T1 – T2)/T1 = 0,25 = 25%

b/ Công tiến hành trong một chu trình

H = A/Q1 = > A = HQ1 = 600J

c/ sức nóng lượng truyền đến nguồn lạnh: quận 2 = q.1 – A = 1800J


<Ẩn HD>
Bài tập 2. Động cơ nhiệt độ lí tưởng mỗi chu trình truyền 80% sức nóng lượng nhận ra cho nguồn lạnh. Biết nhiệt độ của nguồn lạnh lẽo là 30oC. Tìm ánh sáng của nguồn nóng.
Hướng dẫn

Q2 = HQ1 = 0,8Q1

H = (Q1 – Q2)/Q1 = (T1 – T2)/T1 => Q2/Q1 = T2/T1 = > T1 = 378,75K


<Ẩn HD>
Bài tập 3. Sản phẩm hơi nước hiệu suất 10kW tiêu hao 10kg than đá trong 1 giờ. Biết khá nước vào với ra xilanh có ánh nắng mặt trời 227oC cùng 100oC. Năng suất tỏa nhiệt của than đá là 3,6.107J/kg. Tính hiệu suất thực của dòng sản phẩm và của một hộp động cơ nhiệt lí tưởng thao tác làm việc giữa hai ánh nắng mặt trời nói trên.
Hướng dẫn

Hiệu suất thực của máy:

H = A/Q1 = Pt/mL = 10.103.3600/(10.3,6.107) = 0,1 = 10%

Hiệu suất của bộ động cơ nhiệt lí tưởng

H = (T1 – T2)/T1 = 0,254 = 25,4%


<Ẩn HD>
Bài tập 4. Trong xilanh tất cả tiết diện 200cm2, pittông bí quyết đáy 30cm, bao gồm khí sinh sống 27oC và 106N/m2. Khi dấn nhiệt lượng vì 5g xăng bị cháy cung cấp, khí dãn nở đẳng áp, sức nóng độ tạo thêm 150oC.a/ Tính công vày khí thực hiện.b/ Tinh hiệu suất của quát tháo trình.Biết lúc cháy 10% nhiệt độ lượng của xăng hỗ trợ cho khí. Năng suất tỏa nhiệt độ của xăng là 4,8.107J/kg.
Hướng dẫn

a/ V1 = Sh = 200.30 = 6000cm3

Quá trình đẳng áp => V1/T1 = V2/T2 => V2 = 9000cm3.

Xem thêm: Nghị Luận Xã Hội Tình Cảm Gia Đình, Nghị Luận Xã Hội Về Tình Cảm Gia Đình

Công do khí tiến hành A = p(V2 – V1) = 106(9000 – 6000).10-6 = 3000J

b/ Hiệu suất: H = A/Q1 = A/(0,1mL) = 0,125 = 12,5%


<Ẩn HD>
Bài tập 5. Chu trình buổi giao lưu của một hộp động cơ nhiệt như hình vẽ.
*
Biết tác nhân là 1 khối khí lí tưởng đơn nguyên tử. Tính hiệu suất của bộ động cơ nhiệt
Hướng dẫn

Quá trình 1 → 2: đẳng tích

Theo định cách thức saclơ: p1/T1 = p2/T2 => T2 = (p2/p1)T1 = 4T1

A12 = 0 => quận 12 = ΔU12 = 1,5(m/µ)R(T2 – T1) = 5,2(m/µ)RT1

Q12 > 0 => khí nhấn nhiệt bằng Q12

Quá trình 2 → 3: đẳng áp

V2/T2 = V1/T1 => T3 = 4T2 = 16T1

A$_23$ = p2(V3 – V2) = 4po(4Vo – Vo) = 12poVo = 12(m/µ)RT1

ΔU$_23$ = 1,5(m/µ)R(T3 – T2) = 18(m/µ)RT1

Nhiệt lượng khí dấn được

Q$_23$ = ΔU$_23$ + A$_23 $ = 30(m/µ)RT1

Quá trình 3 → 4: đẳng tích

p3/T3 = p4/T4 => T4 = 4T1

A$_34$ = 0 => Q$_34$ = 1,5(m/µ)R(T4 – T1) = -18(m/µ)RT1

Q$_34$ khí tỏa nhiệt bằng |Q$_34$|

Quá trình 4 → 1: đẳng áp

A$_41$ = p1(V1 – V4) = po(Vo – 4Vo) = -3poVo = -3(m/µ)RT1

ΔU$_41$ = 1,5(m/µ)R(T1 – T4) = -4,5 (m/µ)RT1

Q$_41$ = A$_41$ + ΔU$_41$ = -7,5(m/µ)RT1

Q$_41$ khí lan nhiệt bởi |Q$_41$|

– Tổng sức nóng lượng khí nhận trong một chu trình

Q1 = q.12 + Q$_23$ = 34,5(m/µ)RT1

– Tổng nhiệt độ lượng khí lan ra trong 1 chu trình

Q2 = |Q$_34$| + |Q$_41$| = 25,5(m/µ)RT1

– công suất của rượu cồn cơ: H = (Q1 – Q2)/Q1 = 0,26 = 26%


<Ẩn HD>
Bài tập 6. Hình bên trình diễn hai quy trình ABCA với ACDA cả hai quy trình đều thực hiện với một khối khí li tưởng đối chọi nguyên tử
*
a/ Hỏi giữa những đoạn nào của chu trình thì khí thu nhiệt, lan nhiệtb/ năng suất phản ứng của quy trình nào cao hơn nữa và cao hơn nữa bao nhiêu lần
Hướng dẫn
<Ẩn HD>

Bài cùng công ty đề:


nguyên lí I, nguyên lí II, nhiệt đụng lực học
Twitter Facebook
VẬT LÝ 10 | VẬT LÝ 11 | VẬT LÝ 12 | TÀI LIỆU VẬT LÝ TOÁN 10 | TOÁN 11 | TOÁN 12 | HỌC247
theo dõi
Đăng nhập
Notify of
new follow-up comments new replies lớn my comments
0 BÌNH LUẬN
Inline Feedbacks
Xem cục bộ bình luận
Search for:
wpDiscuz
0
0
Tham gia thảo luậnx
()
x
| Reply
Insert