William Moebs; Samuel J. Ling; Jeff Sanny

Pytania

3.1 Układy termodynamiczne

1.

Rozważ następujące przypadki i ustal, czy praca jest wykonywana przez układ nad środowiskiem (UŚ), czy przez środowisko na układzie (ŚU):

otwieranie gazowanego napoju;
pompowanie opony;
naciskanie na pedał hamulca (hydraulicznego).

3.2 Praca, ciepło i energia wewnętrzna

2.

Czy możliwe jest ustalenie, czy zmiana energii wewnętrznej została spowodowana wymianą ciepła, wykonaną pracą lub ich kombinacją?

3.

Kiedy ciecz odparuje, zmiana jej energii wewnętrznej nie jest równa oddanemu ciepłu. Dlaczego?

4.

Dlaczego pompka do roweru jest cieplejsza, po tym jak napompujesz oponę?

5.

Czy jest możliwe, aby temperatura układu pozostała stała, podczas gdy zyskuje on lub traci ciepło? Jeśli tak, podaj przykład.

3.3 Pierwsza zasada termodynamiki

6.

Co mówi nam pierwsza zasada termodynamiki o energii Wszechświata?

7.

Czy dostarczanie ciepła do układu zawsze powoduje wzrost jego energii wewnętrznej?

8.

Wielu ludzi na przestrzeni wieków próbowało stworzyć tak zwane perpetuum mobile, czyli hipotetyczną maszynę, która pracowałaby w nieskończoność lub wytwarzałaby więcej energii niż pobierała. Wytłumacz, opierając się na pierwszej zasadzie termodynamiki, dlaczego taka maszyna może lub nie może być skonstruowana.

3.4 Procesy termodynamiczne

9.

Kiedy gaz rozpręża się izotermicznie, wykonuje pracę. Jakie jest źródło energii potrzebnej do wykonania tej pracy?

10.

Jeśli ciśnienie i objętość układu są dane, to czy temperatura zawsze może być ustalona?

11.

Proces izotermiczny musi być bardzo powolny. Wyjaśnij dlaczego. Czy to samo tyczy się procesów izobarycznych i izochorycznych? Odpowiedź uzasadnij.

3.5 Pojemność cieplna gazu doskonałego

12.

Większość substancji rozszerza się na skutek podgrzewania. Godnym uwagi wyjątkiem jest woda w temperaturze między $0 ° C$ a $4 ° C$ , która zmniejsza objętość podczas podgrzewania. Która wartość w przypadku wody w tym zakresie temperaturowym jest większa, $C_{p}$ czy $C_{V}$ ?

13.

Dlaczego dla gazów mamy dwa ciepła właściwe, $C_{p}$ i $C_{V}$ , a dla ciał stałych tylko jedno?

3.6 Proces adiabatyczny gazu doskonałego

14.

Czy $κ$ może być mniejsze od $1$ ?

15.

Dla którego stanu skupienia $κ$ będzie większe, dla gazu czy ciała stałego? Odpowiedź uzasadnij.

16.

Gaz doskonały w trakcie procesu izotermicznego nie zmienia swojej energii wewnętrznej, ponieważ zależy ona tylko od temperatury. Czy poprawne będzie więc stwierdzenie, że dla gazu doskonałego proces izotermiczny nie różni się od procesu adiabatycznego? Odpowiedź uzasadnij.

17.

Czy gaz wykonuje pracę, kiedy rozpręża się adiabatycznie? Jeśli tak, jakie jest źródło energii potrzebnej do wykonania tej pracy?