اختبار — المبدأ الثاني للديناميكا الحرارية

Question 1

ماذا تتطلب العكوسية الإجمالية لتحول، وفق هذا الدرس؟

Accepted Answer

أن توجد عودة تعيد النظام ومحيطه كله إلى حالاتهما الابتدائية، دون ترك أي تغيير آخر⁦.⁩

Question 2

يعطي نظام مغلق ⁦2 400 J⁩ لخزان حراري عند ⁦300 K.⁩ تغير إنتروبيته هو ⁦ΔS = −6 J/K.⁩ ما إنتروبيته المتبادلة ⁦S_e⁩ وإنتروبيته المنتجة ⁦S_i⁩؟

Accepted Answer

⁦S_e = −8 J/K⁩ و⁦S_i = +2 J/K.⁩

Question 3

تنتقل حرارة ⁦Q = 1 200 J⁩ مباشرة من خزان حراري عند ⁦600 K⁩ إلى خزان حراري عند ⁦300 K.⁩ ما تغير الإنتروبيا الكلية للخزانين؟

Accepted Answer

⁦+2 J/K.⁩

Question 4

لماذا لا تناقض الثلاجة العادية صيغة كلاوزيوس؟

Accepted Answer

لأن انتقال الحرارة من البارد إلى الساخن يصاحبه تزويد بشغل خارجي⁦.⁩

Question 5

يخضع غاز مثالي مقداره ⁦n⁩ مول لتمدد جول–غي لوساك من الحجم ⁦v⁩ إلى الحجم ⁦V > v⁩ في وعاء صلب وكظوم⁦.⁩ لا تغير إزالة الحاجز المحيط⁦.⁩ أي حصيلة صحيحة؟

Accepted Answer

⁦Q = W = ΔU_gas = 0⁩ و⁦ΔS_tot = nR ln(V/v) > 0.⁩

Question 6

يعمل محرك ثنائي الخزان الحراري بين ⁦600 K⁩ و⁦300 K⁩، ويتلقى ⁦Q_H = 1 000 J⁩ في كل دورة⁦.⁩ ما القيمة القصوى للشغل الذي يقدمه ⁦|W|⁩؟

Accepted Answer

⁦500 J.⁩

Question 7

يمكن لنظامين فرعيين ثابتَي التركيب تبادل الطاقة والحجم بشكل مستقل داخل مجموعة معزولة⁦.⁩ ماذا يمكن القول عن حالة توازنهما؟

Accepted Answer

⁦T_1 = T_2⁩ و⁦P_1 = P_2.⁩

Question 8

تتلقى آلة دورية كميات الحرارة الجبرية ⁦Q_k⁩ من خزانات حرارية عند ⁦T_k > 0⁩، وتتبادل شغلا مع مصدر مثالي⁦.⁩ أي عبارة توافق متباينة كلاوزيوس وتعريفات الدرس؟

Accepted Answer

⁦Σ_k Q_k/T_k ≤ 0⁩؛ وتميز المساواة العكوسية الإجمالية دون إثبات العكوسية المحلية⁦.⁩

Question 9

كيف يبني الدرس الإنتروبيا انطلاقا من المساواة ⁦∮ δQ_rev/T = 0⁩ على الدورات العكوسة محليا؟

Accepted Answer

يعرف ⁦S(B) − S(A)⁩ بتكامل ⁦δQ_rev/T.⁩

Question 10

أي عبارة تصف العكوسية المحلية بشكل صحيح؟

Accepted Answer

تتطلب إمكان عكس كل خطوة من تعاقب حالات توازن بتعديل متناه في الصغر للقيود⁦.⁩

Question 11

يصل تحول لاعكوس بين حالتي توازن ⁦A⁩ و⁦B⁩، لكن حالاته الوسيطة بعيدة عن التوازن⁦.⁩ أي عبارة صحيحة؟

Accepted Answer

يمكن حساب تغير الإنتروبيا ⁦ΔS⁩ على مسار عكوس محليا بين ⁦A⁩ و⁦B⁩، بينما تعتمد ⁦S_e⁩ و⁦S_i⁩ على العملية الحقيقية⁦.⁩

Question 12

أي نمط تشغيل تمنعه صيغة كلفن–بلانك تحديدا؟

Accepted Answer

إنجاز دورة يكون أثرها الوحيد أخذ حرارة ⁦Q > 0⁩ من خزان حراري واحد وتقديم ⁦W = −Q⁩ للمحيط⁦.⁩

Question 13

الانضغاط شبه الساكن عكوس محليا بالضرورة⁦.⁩

Accepted Answer

خطأ

Question 14

أي تعاقب يصف دورة كارنو المحركة لغاز مثالي، مع كون جميع فروعها عكوسة محليا؟

Accepted Answer

تمدد متساوي درجة الحرارة عند ⁦T_H⁩، ثم تمدد كظوم عكوس، ثم انضغاط متساوي درجة الحرارة عند ⁦T_C⁩، ثم انضغاط كظوم عكوس⁦.⁩

Question 15

يحدد المبدأ الثاني اتجاه التطورات المسموح به ديناميكيا حراريا، لكنه لا يحدد وحده مدتها أو معاملات النقل⁦.⁩

Accepted Answer

صحيح