Termodynamika

Stała ilość gazu doskonałego ma początkowo ciśnienie bezwzględne 200 kPa, objętość 3,0 dm³ i temperaturę 300 K. Po przemianie objętość wynosi 5,0 dm³, a temperatura 400 K. Oblicz końcowe ciśnienie bezwzględne.

Dalsze części: b) Jakie byłoby ciśnienie końcowe przy tej samej zmianie objętości, gdyby temperatura pozostała 300 K? c) Czy podane dwa stany wystarczają do wyznaczenia pracy gazu? Uzasadnij.

Gaz doskonały zajmuje objętość 12,0 dm³ w temperaturze 300 K. Jego ciśnienie bezwzględne wynosi 103 925 Pa. Oblicz liczbę moli, przyjmując R = 8,314 J/(mol·K).

Dalsze części: b) Przy stałej ilości i temperaturze objętość zwiększa się do 24,0 dm³. Wyznacz nowe ciśnienie. c) Oblicz liczbę cząsteczek w pierwotnym naczyniu przy Nₐ = 6,022·10²³ mol⁻¹.

Oblicz energię potrzebną do zamiany 0,20 kg lodu o temperaturze −10°C w wodę o temperaturze 20°C. Przyjmij c_l = 2100 J/(kg·K), c_w = 4200 J/(kg·K), L_t = 334 000 J/kg, topnienie w 0°C i brak strat.

Dalsze części: b) Naszkicuj T(Q), zaznaczając granice trzech etapów. c) Ile czasu potrwa cały proces przy stałej mocy użytecznej 200 W?

Do 0,10 kg lodu w temperaturze 0°C przekazano 20,0 kJ energii jako ciepło. Przyjmij L_t = 334 kJ/kg, ciśnienie atmosferyczne i brak strat. Oblicz masę stopionego lodu, masę pozostałego lodu oraz temperaturę końcową w stanie równowagi.

Dalsze części: b) Ile dodatkowej energii trzeba przekazać po opisanym stanie, aby pozostały lód właśnie się stopił? c) Następnie przekazano jeszcze 4,20 kJ; oblicz temperaturę całej wody przy c = 4200 J/(kg·K) i tych samych założeniach.

W kalorymetrze o pojemności cieplnej 420 J/K znajduje się 0,20 kg wody. Woda i kalorymetr mają temperaturę 20°C. Dolewamy 0,30 kg wody o temperaturze 80°C. Oblicz temperaturę końcową, przyjmując c = 4200 J/(kg·K) i brak strat do otoczenia.

Dalsze części: b) Oblicz ciepło pobrane przez sam kalorymetr. c) Sprawdź, jaką temperaturę dałoby błędne pominięcie kalorymetru i w którą stronę przesunęłoby wynik.

Zmieszano 0,30 kg wody o temperaturze 80°C z 0,70 kg wody o temperaturze 20°C. Oblicz temperaturę końcową. Pomiń wymianę energii z otoczeniem i naczyniem, a ciepło właściwe wody uznaj za stałe.

Dalsze części: b) Sprawdź liczbowo energię oddaną i pobraną dla c = 4200 J/(kg·K). c) Jakie masy wody o tych samych dwóch temperaturach trzeba zmieszać, aby otrzymać 1,00 kg wody o 50°C w tym samym modelu?

Grzałka o mocy 350 W ogrzewa 0,50 kg wody od 20°C do 60°C. Do wody trafia 80% pobieranej energii. Przyjmij c = 4200 J/(kg·K) oraz stałą moc i sprawność. Oblicz czas ogrzewania. Pozostałe straty, w tym ogrzewanie naczynia, uwzględnia podana sprawność.

Dalsze części: b) Ile energii pobierze grzałka i ile nie trafi do wody? c) Co stanie się z czasem przy zwiększeniu mocy do 700 W, jeżeli sprawność nadal wynosi 80%?

Jaką energię należy przekazać jako ciepło, aby ogrzać 0,80 kg wody od 15°C do 50°C? Przyjmij c = 4200 J/(kg·K), pomiń ogrzewanie naczynia i straty. Nie zachodzi przemiana fazowa.

Dalsze części: b) Ta sama porcja oddaje następnie 33,6 kJ. Do jakiej temperatury się ochłodzi? c) Oblicz pojemność cieplną porcji i porównaj ją z porcją o masie 1,60 kg tej samej wody.

Gaz w cylindrze pobrał z otoczenia 3000 J ciepła i równocześnie rozszerzając się, wykonał pracę 800 J. Jak i o ile zmieniła się energia wewnętrzna gazu?