Прямые и обратные циклы. Энтропия: Учебно-методическое обеспечение практического занятия, страница 3

Изменение энтропии идеального газа при изменении только его объема рассчитывается по следующей формуле:

.

Подставим числовые значения и получим

Ответ: .

Пример 9. Лед массой 2,00 кг и с начальной температурой минус 10 °С в закрытом сосуде превратили в пар с температурой 100 °С. Определить изменение энтропии этого вещества.

Изменение энтропии в процессе нагрева твердого тела (при условии, что теплоемкость не зависит от температуры)

,

где  – удельная теплоемкость льда.

Изменение энтропии в процессе плавления твердого тела

,

где  – удельная теплота плавления льда.

Изменение энтропии в процессе нагрева жидкости (при условии, что теплоемкость не зависит от температуры)

,

где  – удельная теплоемкость воды.

Изменение энтропии в процессе парообразования

,

где  – удельная теплота парообразования воды.

Искомое изменение энтропии

.

Произведем вычисления

Ответ: 16,8 кДж/К.

Задачи для решения на практических занятиях

1. Идеальный газ, совершающий прямой цикл Карно, получив от нагревателя количество теплоты 4,20 кДж, совершил работу 590 Дж. Найти КПД этого цикла. Во сколько раз температура нагревателя больше температуры охладителя?

2. Цикл тепловой машины состоит из трех процессов: изобары 1–2, изохоры 2–3, адиабаты 3–1. Построить график цикла, если изобарический процесс протекает при максимальном давлении цикла. Рабочее тело – идеальный одноатомный газ,  кПа,  л,  К,  л. Найти: температуры для характерных точек цикла; его термический КПД; работу, совершенную рабочим телом; количество теплоты, полученное от нагревателя; количество теплоты, переданное холодильнику.

3. Цикл тепловой машины состоит из четырех процессов: изотермы 1–2, изобары 2–3, адиабаты 3–4 и изохоры 4–1. Построить график цикла, если изотермический процесс протекает при максимальной температуре цикла. Рабочее тело – идеальный одноатомный газ,  К,  К,  кПа,  кПа,  л. Найти: температуры для характерных точек цикла; его термический КПД; работу, совершенную рабочим телом; количество теплоты, полученное от нагревателя; количество теплоты, переданное холодильнику.

4. Найти изменение энтропии при изотермическом расширении 3 моль идеального газа от давления 100 кПа до давления 25,0 кПа.

5. Найти изменение энтропии при изотермическом расширении 2,00 г водорода  от объема 1,50 л до объема 4,50 л.

2.3.6. Номера задач для самостоятельной работы студентов

5.5.1; 5.5.4; 5.5.15; 5.5.20; 5.6.1; 5.6.7; 5.6.17; 5.6.21; 5.7.1; 5.7.13; 5.7.21. [6]