Инструктивная карта. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия

Инструктивная карта по теме «Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второй закон термодинамики».

Цель обучения:

-              знать формулировку второго закона термодинамики;

-              объяснять смысл второго закона термодинамики;

-              применять второй закон термодинамики при анализе термодинамических процессов.

(W) Задание 1.Обсуждение структурной задачи.

На графике представлен процесс перехода идеального газа постоянной массы из состояния 1 -2-3-1. В первом состоянии газ находится под давлением 0,8*10⁵ Па, занимая объем 5 м³. Находясь в 3 состоянии он занимает объем в два раза больше чем в первом и имеет температуру 800 К.

(I)                Определить количество вещества данного газа

(II)             Определить температуру газа и объем во втором состоянии.

(III)          Определить объем газа в состоянии 3.

(IV)          Какую работу совершил газ во время изобарного расширения?

(G) Задание 2.Решите задание в парах

Предположим, что чашка кофе температурой 80 0С охлаждаясь в комнате температурой 20 0С, теряет 1000 Дж тепла Q.

А) Определите изменение энтропии ΔS чашки кофе.

В) Определите изменение энтропии ΔS воздуха в комнате. 

С) Определитеполную энтропию системы.

(G) Задание 3.Решите тестовое задания в парах:

1.Необратимый процесс - это

a)                  процесс, который может происходить как в прямом, так и в обратном направлении

b)                 процесс, обратный которому самопроизвольно не происходит

c)                  процесс, происходящий без воздействия внешних тел

2. Выберите формулировку, не относящуюся ко второму закону термодинамики

a)                  Количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы.

b)                 Теплота сама по себе не может перейти от более холодного тела к более теплому

c)                  В природе невозможен процесс, единственным результатом которого была бы механическая работа, совершенная за счет охлаждения теплового резервуара

d)                  Невозможно сконструировать машину, которая будет только переносить теплоту с более холодного тела на более теплое

3. Второе начало термодинамики отражает...

a)                  направленность термодинамических процессов в замкнутых системах

b)                 сохранение энергии в термодинамических процессах

c)                  превращение энергии из одного вида в другой в термодинамике

d)                 способность внутренней энергии самопроизвольно преобразовываться в работу

(I) Задание 4.Проверь себя! Решите задачи самостоятельно.

1.                  Определите изменение энтропии при плавлении 63,5 г меди, если теплота плавления меди равна 12980 Дж/моль, а температура плавления меди 1083 °С.

2.                  Используя справочные данные, рассчитайте изменение энтропии при протекании реакции при стандартных условиях H₂SO₄ + 3H₂S = 4S + 4H₂O.

(G) Задание 5.Обсудите совместно и решите задания в парах и сверьте свои ответы с ответами соседней пары, докажите правильность и ложность утверждений

Определите, какие утверждения являются истинными, а какие - ложными.

1. Газу сообщили теплоту 200 Дж, и он совершил работу 700 Дж. Внутренняя энергия газа увеличивается на 500 Дж.

2. Газ получил количество тепла 1300 Дж, изменение его внутренней энергии составляет 600 Дж. В этом случае газ совершил работу 700 Дж.

3. Над газом внешние силы совершали работу 500 Дж, в то же время он отдал окружающим телам 300 Джтепла. Внутренняя энергия увеличилась на 0,2 кДж.

4. Газ получил 600 Д тепла в процесс теплопередачи, совершив работу 0,05 кДж. Внутренняя энергия газа увеличилась на 550 Дж.

5. В результате адиабатического расширения внутренняя энергия газа уменьшилась на 0,8 МДж, газ совершил работу 800 кДж.