آزمون — قانون دوم ترمودینامیک

Question 1

در این درس، برگشت‌پذیری سراسری یک فرایند چه چیزی را می‌طلبد؟

Accepted Answer

اینکه بازگشتی وجود داشته باشد که دستگاه و تمام محیط آن را بدون باقی‌گذاشتن هیچ تغییر دیگری بازگرداند⁦.⁩

Question 2

دستگاهی بسته ⁦2 400 J⁩ به مخزن گرمایی در دمای ⁦300 K⁩ می‌دهد⁦.⁩ تغییر آنتروپی آن ⁦ΔS = −6 J/K⁩ است⁦.⁩ آنتروپی مبادله‌شدهٔ ⁦S_e⁩ و آنتروپی تولیدشدهٔ ⁦S_i⁩ آن چقدرند؟

Accepted Answer

⁦S_e = −8 J/K⁩ و ⁦S_i = +2 J/K.⁩

Question 3

گرمای ⁦Q = 1 200 J⁩ مستقیماً از مخزنی در دمای ⁦600 K⁩ به مخزنی در دمای ⁦300 K⁩ منتقل می‌شود⁦.⁩ تغییر آنتروپی کل دو مخزن چقدر است؟

Accepted Answer

⁦+2 J/K.⁩

Question 4

چرا یک یخچال معمولی با بیان کلازیوس تناقض ندارد؟

Accepted Answer

زیرا انتقال گرما از سرد به گرم با دریافت کار از محیط همراه است⁦.⁩

Question 5

گاز ایده‌آلی به مقدار ⁦n⁩ مول، در محفظه‌ای صلب و بی‌دررو از حجم ⁦v⁩ به حجم ⁦V > v⁩ انبساط ژول–گی لوساک انجام می‌دهد⁦.⁩ برداشتن دیواره محیط را تغییر نمی‌دهد⁦.⁩ کدام موازنه درست است؟

Accepted Answer

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

Question 6

موتوری دو‌مخزنی میان ⁦600 K⁩ و ⁦300 K⁩ کار می‌کند و در هر چرخه ⁦Q_H = 1 000 J⁩ دریافت می‌کند⁦.⁩ بیشینهٔ کار تحویلی ⁦|W|⁩ چقدر است؟

Accepted Answer

⁦500 J.⁩

Question 7

دو زیردستگاه با ترکیب ثابت می‌توانند در مجموعه‌ای منزوی، انرژی و حجم را مستقل از هم مبادله کنند⁦.⁩ دربارهٔ حالت تعادل آن‌ها چه می‌توان گفت؟

Accepted Answer

⁦T_1 = T_2⁩ و ⁦P_1 = P_2.⁩

Question 8

ماشینی چرخه‌ای گرماهای جبری ⁦Q_k⁩ را از مخزن‌هایی در ⁦T_k > 0⁩ دریافت و با منبعی آرمانی کار مبادله می‌کند⁦.⁩ کدام گزاره با نامساوی کلازیوس و تعریف‌های درس سازگار است؟

Accepted Answer

⁦Σ_k Q_k/T_k ≤ 0⁩؛ برابری مشخص‌کنندهٔ برگشت‌پذیری سراسری است، بی‌آنکه برگشت‌پذیری موضعی را اثبات کند⁦.⁩

Question 9

در این درس آنتروپی چگونه از برابری ⁦∮ δQ_rev/T = 0⁩ روی چرخه‌های دارای برگشت‌پذیری موضعی ساخته می‌شود؟

Accepted Answer

⁦S(B) − S(A)⁩ با انتگرال ⁦δQ_rev/T⁩ تعریف می‌شود⁦.⁩

Question 10

کدام گزاره برگشت‌پذیری موضعی را به‌درستی توصیف می‌کند؟

Accepted Answer

مستلزم امکان وارونه‌کردن هر گام از دنباله‌ای از حالت‌های تعادل با تغییری بی‌نهایت کوچک در قیدهاست⁦.⁩

Question 11

فرایندی برگشت‌ناپذیر دو حالت تعادل ⁦A⁩ و ⁦B⁩ را به هم وصل می‌کند، اما حالت‌های میانی آن دور از تعادل‌اند⁦.⁩ کدام گزاره درست است؟

Accepted Answer

تغییر آنتروپی ⁦ΔS⁩ را می‌توان روی مسیری دارای برگشت‌پذیری موضعی میان ⁦A⁩ و ⁦B⁩ محاسبه کرد، درحالی‌که ⁦S_e⁩ و ⁦S_i⁩ به فرایند واقعی وابسته‌اند⁦.⁩

Question 12

بیان کلوین–پلانک دقیقاً کدام عملکرد را منع می‌کند؟

Accepted Answer

اجرای چرخه‌ای که تنها اثرش گرفتن گرمای ⁦Q > 0⁩ از یک مخزن گرمایی منفرد و تحویل ⁦W = −Q⁩ به محیط باشد⁦.⁩

Question 13

تراکم شبه‌ایستا لزوماً به‌طور موضعی برگشت‌پذیر است⁦.⁩

Accepted Answer

نادرست

Question 14

کدام توالی چرخهٔ موتوری کارنو را برای گاز ایده‌آل توصیف می‌کند، اگر همهٔ شاخه‌های آن به‌طور موضعی برگشت‌پذیر باشند؟

Accepted Answer

انبساط هم‌دما در ⁦T_H⁩، انبساط بی‌درروی برگشت‌پذیر، تراکم هم‌دما در ⁦T_C⁩ و سپس تراکم بی‌درروی برگشت‌پذیر⁦.⁩

Question 15

اصل دوم جهت مجاز ترمودینامیکی تحول‌ها را تعیین می‌کند، اما به‌تنهایی مدت آن‌ها یا ضرایب انتقال را تعیین نمی‌کند⁦.⁩

Accepted Answer

درست