Lista 6 - INSTYTUT FIZYKI PWr

Wydział BLiW
Ćwiczenia rachunkowe
Lista 6
Termodynamika
1. Do wody o masie 5 kg i temperaturze 20oC włożono 1 kg lodu o temperaturze -10 oC. Obliczyć
temperaturę końcową układu. Dane: ciepło właściwe wody c w = 4.2*103 J/kgK , ciepło właściwe
lodu cl = 2.1*103 J/kgK, ciepło topnienia lodu LL = 3.36*105 J/kg.
2. Jaką najmniejszą ilość pary wodnej o temperaturze 120oC należy wprowadzić do kalorymetru o
masie 200 g zawierającego 20 g lodu o temperaturze -20oC aby uzyskać w kalorymetrze wodę o
temperaturze 200C. Ciepło parowania wody r = 1.3*106J/kg, ciepło właściwe kalorymetru cl = 400
J/kgK.
3. W naczyniu o objętości V = 2 m3 znajduje się azot (μ=28g/mol) o temperaturze 27oC pod
ciśnieniem p=105 Pa. Obliczyć masę, liczbę moli oraz gęstość azotu zawartego w tym naczyniu.
Stała gazowa R=8320 J/molK.
4. W naczyniu o objętości V=2 m3 znajduje się hel (μ=4g/mol) pod ciśnieniem 106Pa o temperaturze
-23oC. Oblicz ciśnienie w naczyniu po podgrzaniu helu do temperatury 27 oC. Ile ciepła należy
dostarczyć do naczynia?
5. Korzystając z zasady ekwipartycji energii obliczyć cv, cp oraz cp/cv dla gazu dwuatomowego.
6. W jakiej temperaturze średnia kwadratowa prędkość cząsteczek helu jest równa średniej
kwadratowej prędkości cząsteczek tlenu o temperaturze 300 K?
7. W butli o objętości V=0.2 m3 znajduje się hel pod ciśnieniem 105Pa o temperaturze 20 oC. Do
butli wtłoczono 100 g helu. Do jakiej temperatury należy ochłodzić butlę aby ciśnienie nie uległo
zmianie?
8. Gaz doskonały o objętości V1=20l i temperaturze 27 oC znajduje się pod ciśnieniem 105Pa.
Zwiększając swoją objętość izobarycznie gaz wykonał pracę W=800J. Obliczyć objętość i
temperaturę gazu po rozprężeniu.
9. Jeden mol gazu idealnego poddano kolejno przemianie izobarycznej zwiększając jego objętość od
V1=1l do V2=3l, następnie przemianie izochorycznej zmniejszając jego ciśnienie z p 1=3*105 Pa do
p2=p1/3, po czym zmniejszono jego objętość izobarycznie do V 1 a następnie izochorycznie
sprężono do ciśnienia p1. Obliczyć pracę wykonaną przez układ oraz temperatury gazu po
kolejnych przemianach. Na wykresie przedstawić wymieniony wyżej cykl przemian we
współrzędnych p,V, p,T oraz V,T.
10. Różnica temperatur grzejnika i chłodnicy silnika Carnota o sprawności 25% wynosi 100K. Oblicz
temperatury grzejnika i chłodnicy. Ile ciepła pobiera ten silnik w ciągu godziny, jeżeli jego moc
P=1000W?
11. Na jakiej wysokości ciśnienie powietrza jest dwukrotnie mniejsze do ciśnienia na poziomie
morza? Przyjąć T=const. O ile jest mniejsze ciśnienie na szczycie Sky Tower niż u jego podstawy.
Przyjąć wysokość h = 220 m, ciśnienie u podstawy p 0=105Pa.
12. Obliczyć skok entropii oraz ilość ciepła potrzebną do stopienia 1 kg lodu pod ciśnieniem
atmosferycznym. Jaka jest temperatura topnienia lodu pod ciśnieniem 1 MPa. Gęstość wody w
temperaturze 0oC pod ciśnieniem atmosferycznym wynosi 999.8 kg/m3, gęstość lodu w tych
warunkach 991.7 kg/m3 a temperatura topnienia lodu jest równa 00C.