Второй и третий законы термодинамики

Общие понятия термодинамики

Первый закон термодинамики

1.1. Что такое термодинамический метод исследования?

Его достоинства и недостатки.

1.2. Что такое термодинамическая система? Классификация систем.

1.3. Что такое равновесный процесс? В равновесном или неравновесном процессе можно получить больше работы при одинаковом изменении внутренней энергии системы?

1.4. Что такое функция состояния? Уравнение состояния?

1.5. Рассчитайте значения универсальной газовой постоянной для давления и объема, выраженных в разных единицах, исходя из уравнения состояния идеального газа.

1.6. Что такое экстенсивные и интенсивные параметры системы? Приведите примеры.

1.7. В изобарном или в изохорном процессе расходуется больше тепла при нагревании системы?

1.8. Приведите примеры превращения химической энергии в механическую, электрическую, тепловую, световую.

1.9. Почему в уравнении 1-ого закона термодинамики используется дифференциал внутренней энергии и приращение теплоты?

1.10. Что такое внутренняя энергия системы? Как определить изменение внутренней энергии системы при изменении температуры?

1.11. Что такое энтальпия системы? Как определить изменение энтальпии при нагревании системы?

1.12. Что такое энтальпия образования? Как определить энтальпию образования, например, серной кислоты?

1.13. Закон Гесса. Почему он справедлив только для изобарного либо изохорного процессов? 

1.14. Уравнение Кирхгоффа.

1.15. Что такое теплоемкость? Как ее определить? Как она зависит от температуры?

1.16. Напишите уравнения для расчета работы идеального газа, при P = const, если объем изменяется за счет изменения  а) температуры, б) числа газообразных молекул.

1.17. В трех одинаковых комнатах стоят одинаковые холодильники. В первой комнате холодильник не работает. Во второй – работает с закрытой дверцей, в третьей – работает с открытой дверцей. В какой комнате температура самая высокая, а в какой самая низкая?

1.18. В комнате с температурой +20℃ находится холодильник и термостат, изготовленный из холодильника такого же типа. В термостате поддерживается температура +50℃, в холодильнике -10℃. В холодильнике или термостате расходуется больше энергии?

1.19. Можно ли вывести живые организмы, которые будут использовать для питания воздух и воду? Предполагается, что питание требуется только для получения энергии. Какие вещества могут быть использованы для питания?

1.20. Молотком с одинаковой силой ударили по свинцовому и стальному кубикам одинакового размера. Какой из кубиков нагреется сильнее?

1.21. В изолированной системе удалили перегородку, которая разделяла 10 л. при P = 1 атм. и 20 л. при том же давлении. Рассчитайте изменение внутренней энергии и энтальпии системы.

1.22. Удерживая в руке груз, человек затрачивает энергию. Тот же груз удерживается магнитом. Откуда берется энергия?

1.23. Магнит притянул к себе стальной шарик. Как изменится температура магнита и шарика в результате?

1.24. Сколько тепла потребуется для нагревания 100 г. Золота от 298°К до 500°К?

1.25. Рассчитайте тепло, необходимое для нагрева 4 г. гелия от 20℃ до 40℃.

а)  при постоянном давлении;

б)  при постоянном объеме.

1.26. Энтальпия образования бутана  равна -147,65 кДж/моль. Как вы могли бы проверить эту величину?

1.27. энтальпия полного сгорания глюкозы составляет 2538,6 кДж/моль. Рассчитать энтальпию образования глюкозы, исходя из энтальпии образования и .

1.28. Сколько угля потребуется для нагревания самовара емкостью 5 л. До кипения?

1.29. Рассчитайте температуру, которая развивается в реакции , если реакция проходит без теплообмена с внешней средой.

1.30. Найдите уравнения зависимости теплового эффекта реакции от температуры:

       а)

       б)

       в)

       г)

       д)

Второй и третий законы термодинамики

2.1. Напишите несколько формулировок 2-ого закона термодинамики. Все ли вам в них понятно?

2.2. Каковы обязательные условия применимости 2-ого закона термодинамики?

2.3. В чем состоит принципиальное отличие 1-ого и 2-ого закона термодинамики?

2.4. Чем отличается “вечный” двигатель второго рода от “вечного” двигателя первого рода?

2.5. Что такое самопроизвольный процесс? Несамопроизвольный процесс? Приведите примеры.

2.6. Что такое наиболее вероятное состояние системы?

2.7. Что такое энтропия?

2.8. Сравните энтропии одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии при постоянной температуре. В каком состоянии энтропия больше? Объясните.

2.9. Как можно объяснить рост энтропии системы при повышении температуры?

2.10. Как изменяется энтропия изолированной системы, если в системе приходит самопроизвольный процесс?

2.11 Третий закон термодинамики?

2.12 Что такое абсолютная энтропия?

2.13 Как рассчитать изменение энтропии при химической реакции?

2.14 Энтропия воды в твердом, жидком и газообразном состояниях при 298°К равна, соответственно, 39,4; 69,9 и 186,7 Дж/К.моль. Какие из этого можно сделать выводы о жидкой воде?

2.15 В изолированной системе прошла реакция между водородом и фтором /см. задачу 1.21/. Как изменится энтропия этой системы?

2.16 Можно ли создать устройство, совершающее работу за счет изменения атмосферного давления? Будет ли это устройство “вечным” двигателем?

2.17  В глубоких шахтах температура существенно выше, чем на поверхности. Можно ли использовать высокую температуру для получения энергии? Как это осуществить?

2.18 Объясните с точки зрения законов термодинамики.

a) работу солнечных батарей на спутниках;

б) рост и развитие зеленых растений;

в) рост и развитие грибов.

2.19 Половину пруда покрыли маслом, так что испарение воды идет только с одной половины. За счет этого между разными частями пруда возникает разность температур, которую можно превратить в работу. Будет ли это “вечный” двигатель?

2.20. Вычислить изменение энтропии в процессе нагревания 100 г. Al от 10℃ до 30℃.

2.21. Вычислите изменение энтропии при нагревании 50 г. льда от температуры -10℃ до температуры воды +15℃.

2.22. Вычислите изменение энтропии при смешивании 200 г. воды при температуре +10℃ и 300 г. воды при температуре +30℃.

2.23. Вычислить изменение энтропии в реакции

Как эта величина будет изменятся при повышении температуры?