Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępnościMenu skrótów klawiszowych
Logo OpenStax

Sprawdź, czy rozumiesz

4.1

Silnik idealny miałby Q z = 0 Q z =0, co prowadzi do e = 1 Q z Q c = 1 e= 1 Q z Q c =1. Chłodziarka idealna potrzebowałaby zerowej pracy, W = 0 W=0, co prowadzi do K ch = Q z W K ch = Q z W .

4.2

Z prawej części silnika mamy W = Q c Q z W= Q c Q z Z lewej części silnika mamy Q c = Q z + W Q c = Q z + W . Dlatego też W = Q c Q z = Q c Q z W= Q c Q z = Q c Q z .

4.3

a. e = 1 T z T c = 0,55 e= 1 T z T c =0,55; b. Q c = e W = 9,1 ⁢⁢ J Q c = e W = 9,1 ⁢⁢ J ; c. Q z = Q c W = 4,1 ⁢⁢ J Q z = Q c W = 4,1 ⁢⁢ J ; d. 273 °C 273 °C , 400 °C 400°C.

4.4

a. K ch = T z T c T z = 10,9 K ch = T z T c T z =10,9; b. Q z = K ch W = 2,18 ⁢⁢ kJ Q z = K ch W = 2,18 ⁢⁢ kJ ; c. Q c = Q z + W = 2,38 ⁢⁢ kJ Q c = Q z + W = 2,38 ⁢⁢ kJ .

4.5

Kiedy ciepło przepływa do zimnego rezerwuaru, energia wewnętrzna (głównie kinetyczna) lodu wzrasta, co skutkuje zwiększeniem średniej prędkości cząsteczek, przez co zmienność położenia cząsteczek w kostce lodu wzrasta. Rezerwuar staje się bardziej uporządkowany, ale z powodu dużej liczby cząsteczek rezerwuaru nie kompensuje to wzrostu entropii pozostałej części układu.

4.6

Q T c Q T c , Q T z Q T z , Q T c T z T c T z Q T c T z T c T z .

4.7

a. 4,71 ⁢⁢ J K 4,71⁢⁢ J K ; b. 4,18 ⁢⁢ J K 4,18 ⁢⁢ J K ; c. 0,53 ⁢⁢ J K 0,53⁢⁢ J K .

Pytania

1.

Jednymi z możliwych rozwiązań są: ruchy bez tarcia, ograniczone sprężanie i rozprężanie, wymiana energii w formie ciepła na skutek nieskończenie małych różnic temperatur, przepływ prądu przez przewodnik o zerowej rezystancji.

3.

Temperatura powietrza w kuchni wzrośnie, ponieważ ciepło emitowane za lodówką jest większe niż chłodzenie z wnętrza lodówki.

5.

Jeśli połączymy silnik idealny i rzeczywistą chłodziarkę z silnikiem przekształcającym ciepło Q Q z ciepłego rezerwuaru w pracę W = Q W=Q, aby napędzać chłodziarkę, to ciepło oddane do ciepłego rezerwuaru przez chłodziarkę będzie wynosić W + Δ Q W+ Δ Q , co w rezultacie da chłodziarkę idealną, która przenosi ciepło Δ Q ΔQ z zimnego rezerwuaru do ciepłego rezerwuaru bez żadnego efektu ubocznego.

7.

Pompy ciepła mogą efektywnie wydobywać ciepło z ziemi w chłodne dni lub usuwać ciepło z domu w cieplejsze dni. Z drugiej strony pompy ciepła są kosztowne, wymagają konserwacji i nie pracują wydajnie, gdy różnica temperatury w domu i na zewnątrz jest bardzo duża. Koszt zakupu ogrzewania elektrycznego jest znacznie niższy niż w przypadku pompy ciepła, ale koszt użytkowania może być wyższy, jeśli sporo ogrzewamy i cena prądu jest wysoka.

9.

Reaktor jądrowy wymaga niższej temperatury do pracy, więc jego wydajność nie będzie tak duża, jak wydajność elektrowni cieplnej. W argumencie tym nie uwzględnia się, że ilość energii wytwarzanej w jednej reakcji jądrowej jest znacznie wyższa od energii wytwarzanej podczas spalania paliw kopalnych.

11.

W celu zwiększenia sprawności silnika należy zwiększyć temperaturę ciepłego rezerwuaru i zmniejszyć temperaturę zimnego rezerwuaru. Zależności te pokazane są na Równania 4.3.

13.

Procesy adiabatyczne i izotermiczne.

15.

Jeśli nie ma wymiany ciepła, to entropia ulegnie zmianie jedynie w przypadku procesu nieodwracalnego.

17.

Entropia jest funkcją nieuporządkowania, a więc wszystkie odpowiedzi się powielą.

Zadania

19.

4,53 10 3 ⁢⁢ J 4,53 10 3 ⁢⁢J.

21.

4,5pV04,5pV0.

23.

0,667 0,667.

25.

a. 0,556 0,556; b. 125 ⁢⁢ J 125⁢⁢J.

27.

a. 0,5 0,5; b. 100 J 100J; c. 50 ⁢⁢ J 50⁢⁢J.

29.

a. 600 J 600J; b. 800 ⁢⁢ J 800⁢⁢J.

31.

a. 69 J 69J; b. 11 J 11J.

32.

2 2.

34.

50 ⁢⁢ J 50⁢⁢J.

36.
Wykres przedstawia izotermy i adiabaty dla cyklu Carnota oraz cztery punkty: A, B, C i D. Na osi poziomej jest objętość V, a na pionowej temperatura T. Wartość temperatury dla punktów A i B wynosi T 1, a dla C i D T 2.
38.

a. 900 J 900J; b. 100 ⁢⁢ J 100⁢⁢J.

40.

a. 546⁢⁢K546⁢⁢K; b. 137⁢⁢K137⁢⁢K.

42.

1 ⁢⁢ J K 1 ⁢⁢ J K .

44.

13⁢⁢JK⁢⁢mol13⁢⁢JK⁢⁢mol.

46.

Q T c Q T c , Q T z Q T z , Q 1 T z 1 T c Q 1 T z 1 T c .

48.

a. 540 ⁢⁢ J K 540 ⁢⁢ J K ; b. 1600 ⁢⁢ J K 1600⁢⁢ J K ; c. 1100 ⁢⁢ J K 1100⁢⁢ J K .

50.

a. Q = n R Δ T Q= n R Δ T ; b. S = n R ln T 2 T 1 S= n R ln T 2 T 1 .

52.

3,78 10 3 ⁢⁢ W K 3,78 10 3 ⁢⁢ W K .

54.

430 ⁢⁢ J K 430⁢⁢ J K .

56.

80 ⁢⁢ °C 80⁢⁢°C, 80 ⁢⁢ °C 80⁢⁢°C, 6,7 10 4 ⁢⁢ J 6,7 10 4 ⁢⁢J, 215 ⁢⁢ J K 215⁢⁢ J K , 190 ⁢⁢ J K 190 ⁢⁢ J K , 25 ⁢⁢ J K 25⁢⁢ J K .

58.

a. Δ S H 2 O = 215 ⁢⁢ J K Δ S H 2 O = 215 ⁢⁢ J K ; b. Δ S rezerwuar = 208 ⁢⁢ J K Δ S rezerwuar = 208 ⁢⁢ J K ; c. Δ S Wszechświat = 7 ⁢⁢ J K Δ S Wszechświat = 7 ⁢⁢ J K .

60.

a. 1200 ⁢⁢ J 1200⁢⁢J; b. 600 ⁢⁢ J 600⁢⁢J; c. 600 ⁢⁢ J 600⁢⁢J; d. 0,5 0,5.

62.

Δ S = n C V ln T 2 T 1 + n C p ln T 3 T 2 Δ S = n C V ln T 2 T 1 + n C p ln T 3 T 2 .

64.

a. 0,33 0,33, 0,39 0,39; b. 91 ⁢⁢ % 91⁢⁢%.

Zadania dodatkowe

66.

1,45 10 7 ⁢⁢ J 1,45 10 7 ⁢⁢J.

68.

a. V B = 0,042 ⁢⁢ m 3 V B = 0,042 ⁢⁢ m 3 , V D = 0,018 ⁢⁢ m 3 V D = 0,018 ⁢⁢ m 3 ; b. 13 000 ⁢⁢ J 13 000⁢⁢J; c. 13 000 ⁢⁢ J 13 000⁢⁢J; d. 8000 ⁢⁢ J 8000 ⁢⁢ J ; e. 8000 ⁢⁢ J 8000 ⁢⁢ J ; f. 6200 ⁢⁢ J 6200⁢⁢J; g. 6200 ⁢⁢ J 6200 ⁢⁢ J ; h. 39 ⁢⁢ % 39⁢⁢%, a sprawność wynikająca z temperatur 40 ⁢⁢ % 40⁢⁢%. Różnica wynika z błędów zaokrąglania.

70.

670 ⁢⁢ J K 670 ⁢⁢ J K .

72.

a. 570 ⁢⁢ J K 570 ⁢⁢ J K ; b. 570 ⁢⁢ J K 570⁢⁢ J K .

74.

82 ⁢⁢ J K 82⁢⁢ J K .

76.

a. 2000 ⁢⁢ J 2000⁢⁢J; b. 40 ⁢⁢ % 40⁢⁢%.

78.

60 ⁢⁢ % 60⁢⁢%.

Zadania trudniejsze

86.

18 ⁢⁢ J K 18⁢⁢ J K .

90.

K ch = 3 p 1 p 2 V 1 5 p 2 V 3 3 p 1 V 1 p 2 V 1 K ch = 3 p 1 p 2 V 1 5 p 2 V 3 3 p 1 V 1 p 2 V 1 .

92.

W = 110 000 ⁢⁢ J W= 110 000 ⁢⁢ J .

Cytowanie i udostępnianie

Ten podręcznik nie może być wykorzystywany do trenowania sztucznej inteligencji ani do przetwarzania przez systemy sztucznej inteligencji bez zgody OpenStax lub OpenStax Poland.

Chcesz zacytować, udostępnić albo zmodyfikować treść tej książki? Została ona wydana na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) , która wymaga od Ciebie uznania autorstwa OpenStax.

Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym, na każdym widoku strony umieść informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
Cytowanie

© 21 wrz 2022 OpenStax. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) . Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki OpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.