* sisukord * *

Kümnes loeng -- Soojusmasinad. -- Ülesanded.

  1. KÜSIMUSED

    1. Millist seadet nimetatakse soojusmasinaks (soojusjõumasinaks)?

    2. Mis on gaasi töö ja kuidas seda arvutatakse?

    3. Tuletage iseseisvalt töö arvutamise valem isotermilise protsessi jaoks.

    4. Kuidas sõltub isotermilisel protsessil tehtav töö rõhu muutumisest paisumisel?

    5. õppige pähe termodünaamika kolme printsiibi sõnastused.

    6. Mida kujutab endast "siseenergia"? Tooge näiteid.

    7. Pange kirja termodünaamika I printsiip isotermilise protsessi kohta nii, et kõik liikmed sisaldaksid temperatuuri muutu $10^\circ$.

    8. Mida kujutab endast adiabaatiline protsess?

    9. Millist seost nimetatakse termodünaamikas "polütroopseks"? Tooge polütroopide näiteid.

    10. Tuletage iseseisvalt adiabaadi võrrand.

    11. Mis on pV-diagramm ja millised on selle eelised?

    12. Kandke pV-diagrammile isobaari, isotermi ja n=1.5 polütroopi kujutavad graafikud. Kas oskate paika panna suvalise astendajaga polütroopi?

    13. Mis on ringprotsess?

    14. Kuidas sõltub gaasi paisumisel tehtav töö temperatuurist? Seletage pV-diagrammi abil.

    15. Millistest elementidest koosneb soojusmasin? Milleks on need vajalikud?

    16. Defineerige soojusmasina kasutegur. Mille poolest erineb ideaalne masin reaalsest?

    17. Kas oskate iseseisvalt tuletada ideaalse masina kasuteguri avaldist Carnot' tsükli abil?

    18. Selgitage külmutusmasina tööpõhimõtet.

    19. Mille poolest erineb soojuspump külmutusmasinast?

    20. Mis on "taandatud soojus"? Kuidas see väljendab soojusülekande kvaliteeti?

    21. Defineerige entroopia.

    22. Miks Maakeral ei kehti "entroopia kasvu seadus"?

    23. Kuidas seletab entroopia kasvu seadust statistiline füüsika?

  2. KOOLIÜLESANDED (TÜ kogust)

    1. Kui palju soojust kulub 200 g vingugaasi (CO) soojendamiseks 0°C kuni 100°C jääval rõhul? Kui suur on seejuures siseenergia juurdekasv ja kui suur tehtud töö?

    2. 12 g lämmastikku (N2 ) on anumas mahuga 2 l ja temperatuuril 10° C. Pärast soojendamist on rõhk 10000 mm Hg. Milline soojushulk anti gaasile?

    3. Hapnik tegi paisudes 5 kJ tööd. Kui palju soojust anti gaasile, kui paisumine toimus:
      1. jääval temperatuuril;
      2. jääval rõhul?

    4. 10 g lämmastiku isotermilisel paisumisel temperatuuril 17° C tehti 860 J tööd. Mitu korda vähenes gaasi rõhk?

    5. Balloonis on vesinik rõhul 1 MPa ja temperatuuril 310 K. Pool gaasist lastakse balloonist välja. Arvestades, et paisumine oli adiabaatiline, määrata rõhk ja temperatuur balloonis pärast gaasi väljalaskmist.

    6. Adiabaatilisel kokkusurumisel kasvas gaasi rõhk 8 korda, temperatuur tõusis seejuures 15 Celsiuse kraadilt 210 kraadini. Määrata gaasi erisoojuste suhe. Mitme aatomilise gaasiga oli tegemist?

    7. 1000 mooli kaheaatomile gaasi adiabaatilisel kokkusurumisel tehti 146 kJ tööd. Kui palju tõusis gaasi temperatuur?

    8. Gaasi algparameetrid olid: V=5 l, p=2 105 Pa, T=17° C. Gaas paisus jääval rõhul, tehes 186 J tööd. Leida temperatuuri muutus.

    9. Gaasiga tehakse Carnot' protsess. Soojusallika temperatuur on 100° . Milline on jahutaja temperatuur, kui gaas annab jahutajale 3/4 soojusallikalt saadud soojusest?

    10. Määrata Carnot' soojusmasina kasutegur, kui tsükli vältel tehakse 3 kJ tööd ja jahutile antakse 13 kJ soojust.

    11. Soojuspump kütab ruumi, võttes soojust välisõhust temperatuuriga 8° C. Leidke, milline on energia kokkuhoid elektriküttega võrreldes, kui toatemperatuur on 22° C ja ööpäevas tarbitakse 30 MJ soojust. Kui suur on rahaline võit praeguse elektri hinna (90 senti/kWh) juures, kui seadme kasutegur on 40%?

    12. Kui palju tuleb teha tööd, et viia sügavkülmikust (-18° C) välja 20 kJ soojust? Välistemperatuuriks võtta 20° C.

  3. PROBLEEMID

    mootor
    1. Arvutage graafikul toodud töötsükliga automootori võimsus pöörlemiskiirusel 3000 pööret minutis. Mootor on neljataktiline, silindrite arv 4.

    2. Kas oskate selle loengu materjalidest lähtuvalt esitada kliimaseadme -- konditsioneri -- tööpõhimõtet?

    3. Entroopia kasvu seadust nimetatakse ka "Universumi soojussurma" seaduseks. Kas oskate seletada, miks.

    4. Pokkerimängu võidukombinatsioonide hulgas on mõisted "rida" (viis järjestikust kaarti maste arvestamata) ja "masti rida" (viis järjestikust kaarti samast mastist). Millise võidukoefitsiendi annaksite neile kombinatsioonidele, kui oleksite kasiino omanik? Kui palju on esimese tõenäosus suurem teise omast?