Jaribio — Kanuni ya Pili ya Thermodinamiki

Question 1

Katika somo hili, urejeshi wa kijumla wa mabadiliko unahitaji nini?

Accepted Answer

Kwamba njia ya kurudi inaweza kurejesha mfumo na mazingira yake yote, bila kuacha badiliko jingine lolote.

Question 2

Mfumo funge unatoa 2 400 J kwa thermostati yenye halijoto 300 K. Badiliko lake la entropy ni ΔS = −6 J/K. Entropy yake inayobadilishwa S_e na inayozalishwa S_i ni kiasi gani?

Accepted Answer

S_e = −8 J/K na S_i = +2 J/K.

Question 3

Joto Q = 1 200 J linapita moja kwa moja kutoka thermostati yenye halijoto 600 K kwenda thermostati yenye halijoto 300 K. Badiliko la entropy ya jumla ya thermostati hizo mbili ni kiasi gani?

Accepted Answer

+2 J/K.

Question 4

Kwa nini jokofu la kawaida halipingani na tamko la Clausius?

Accepted Answer

Kwa sababu uhamishaji wa joto kutoka baridi kwenda moto unaambatana na kazi inayotolewa na mazingira.

Question 5

Gesi bora yenye moli n inapitia upanuzi wa Joule–Gay-Lussac kutoka ujazo v hadi V > v katika chombo kigumu cha adiabati. Kuondolewa kwa ukuta hakubadilishi mazingira. Ni mizani ipi iliyo sahihi?

Accepted Answer

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

Question 6

Injini ya thermostati mbili inafanya kazi kati ya 600 K na 300 K, ikipokea Q_H = 1 000 J kwa kila mzunguko. Thamani ya juu zaidi ya kazi inayotolewa |W| ni kiasi gani?

Accepted Answer

500 J.

Question 7

Mifumo midogo miwili yenye muundo uliowekwa inaweza kubadilishana nishati na ujazo kwa kujitegemea ndani ya mkusanyiko uliotengwa. Tunaweza kusema nini kuhusu hali yake ya usawa?

Accepted Answer

T_1 = T_2 na P_1 = P_2.

Question 8

Mashine ya mzunguko inapokea joto la kialjebra Q_k kutoka thermostati zenye T_k > 0 na kubadilishana kazi na chanzo bora. Ni kauli ipi inayofuata ukosefu wa usawa wa Clausius na ufafanuzi wa somo?

Accepted Answer

Σ_k Q_k/T_k ≤ 0; usawa unabainisha urejeshi wa kijumla bila kuthibitisha urejeshi wa kilokali.

Question 9

Somo linajengaje entropy kutokana na usawa ∮ δQ_rev/T = 0 kwa mizunguko rejeshi kilokali?

Accepted Answer

Linafafanua S(B) − S(A) kwa integrali ya δQ_rev/T.

Question 10

Ni kauli ipi inayoeleza kwa usahihi urejeshi wa kilokali?

Accepted Answer

Unahitaji kila hatua ya mfululizo wa hali za usawa iweze kugeuzwa kwa badiliko dogo lisilo na kikomo la vikwazo.

Question 11

Mabadiliko yasiyo rejeshi yanaunganisha hali mbili za usawa A na B, lakini hali zake za kati ziko mbali na usawa. Ni kauli ipi iliyo sahihi?

Accepted Answer

Badiliko la entropy ΔS linaweza kuhesabiwa kwenye njia rejeshi kilokali kati ya A na B, ilhali S_e na S_i hutegemea mchakato halisi.

Question 12

Ni utendaji upi hasa unaokatazwa na tamko la Kelvin–Planck?

Accepted Answer

Kukamilisha mzunguko ambao athari yake pekee ni kuchukua joto Q > 0 kutoka thermostati moja tu na kutoa W = −Q kwa mazingira.

Question 13

Mbano nusutuli lazima uwe rejeshi kilokali.

Accepted Answer

Si kweli

Question 14

Ni mfuatano upi unaoeleza mzunguko wa Carnot wa gesi bora unaofanya kazi kama injini, matawi yake yote yakiwa rejeshi kilokali?

Accepted Answer

Upanuzi wa halijoto thabiti T_H, upanuzi wa adiabati rejeshi, mbano wa halijoto thabiti T_C, kisha mbano wa adiabati rejeshi.

Question 15

Kanuni ya pili huweka mwelekeo wa mabadiliko unaoruhusiwa na thermodynamiki, lakini yenyewe pekee haiamui muda wake wala migawo ya usafirishaji.

Accepted Answer

Kweli