Sprawdzian z termodynamiki

Poprawna odpowiedź: 1–C, 2–A, 3–B

• 1. Przemiana izotermiczna → C. Hiperbola na wykresie p-V (spełniona zależność pV = const)
• 2. Przemiana izobaryczna → A. Linia pozioma na wykresie p-V (p = const)
• 3. Przemiana izochoryczna → B. Linia pionowa na wykresie p-V (V = const)

Na osi pionowej jest ciśnienie, na poziomej objętość. Stałe ciśnienie daje linię poziomą, stała objętość linię pionową. W stałej temperaturze $pV=\text{const}$, więc $p=\frac{\text{const}}{V}$, a wykres takiej zależności to hiperbola.

Poprawna odpowiedź: (1) energii; (2) ciepła

Energię wewnętrzną gazu można zmienić na dwa sposoby: przekazując ciepło albo wykonując pracę, na przykład sprężając gaz tłokiem. Stąd $\Delta U=Q+W$, przy czym $W$ oznacza tu pracę, którą otoczenie wykonało nad gazem. Gdy gaz sam wykonuje pracę, ta praca jest ujemna i energia wewnętrzna maleje.

Poprawna odpowiedź: F, P, P, P

Dla wody ciepło parowania (około 2,3 MJ/kg) jest prawie siedem razy większe od ciepła topnienia (około 0,33 MJ/kg), bo przy parowaniu trzeba całkowicie rozerwać wiązania między cząsteczkami. Podczas topnienia ciepło idzie na zmianę stanu, a nie na wzrost temperatury. W szybkowarze woda wrze powyżej 100°C, a pęcherzyki pary tworzą się w całej objętości cieczy.

Poprawna odpowiedź: C

Przyrost temperatury to $\Delta T=80\text{ K}$ (różnica w stopniach Celsjusza i w kelwinach jest taka sama). Stąd $Q=cm\Delta T=4200\cdot 0,5\cdot 80=168000\text{ J}=168\text{ kJ}$. Wynik 42 kJ odpowiada ogrzaniu tylko o 20 K, czyli wzięciu temperatury początkowej zamiast przyrostu.

Poprawna odpowiedź: D

Praca w jednym cyklu to różnica ciepła pobranego i oddanego: $W=800-600=200\text{ J}$. Sprawność odnosi tę pracę do ciepła pobranego: $\eta =\frac{W}{Q_1}=\frac{200}{800}=25\%$. Odpowiedź 75% to stosunek $Q_2/Q_1$, a 33% to praca podzielona przez ciepło oddane.