Контрольные вопросы для проверки остаточных знаний по термодинамике (ФНП)

(составлены доц. Тен Г.Н.)

1. Термодинамическая система — это

1) микроскопическая система;

2) макроскопическая система;

3) система, подчиняющаяся законам классической механики.

2. Термодинамика характеризуется следующими особенностями:

1) является феноменологической теорией;

2) по характеру изложения является дедуктивной теорией;

3) в основе лежит микроскопическая модель макроскопического тела;

4) использованием методов теории вероятности.

3. Цикл Карно состоит из:

1)  двух адиабат и двух изобар;

2) двух изотерм и двух адиабат;

3) двух изохор и двух адиабат;

4) двух изохор и двух изобар.

4. Термическими уравнениями состояния являются:

1) u= E/V=sT⁴ 4) E=3/2×nRT

2) p= 1/3× sT⁴

3)   pV= nRT

5. Уравнениями состояния идеального газа являются:

1) u= E/V=sT⁴ 4) E=3/2×nRT

2) p= 1/3× sT⁴

3)   pV= nRT

6. Калорическими уравнениями состояния являются:

1) u= E/V=sT⁴ 4) E=3/2×nRT

2)  p= 1/3× sT⁴

3) pV= nRT

7. Содержание первого начала термодинамики выражается формулами

1) dU=TdS — pdV + mdN

2) dU= dQ — dA

3) dS = dQ/T

4) lim S (T,V,p...)=S₀ =const

T→0

8. Содержание второго начала термодинамики выражается формулами

1) dU=TdS — pdV + mdN

2) dU= dQ — dA

3) dS = dQ/T

4) lim S (T,V,p...)=S₀ =const

T→0

9. Содержание третьего начала термодинамики выражается формулами

1) dU=TdS — pdV + mdN

2) dU= dQ — dA

3) dS = dQ/T

4) lim S (T,V,p...)=S₀ =const

T→0

10. Функциями состояния системы являются:

1) работа;

2) внутренняя энергия;

3) энтропия;

4) количество тепла.

11. От процесса, совершаемого системой, зависят:

1) работа;

2) внутренняя энергия;

3) энтропия;

4) количество тепла.

12. Физическим содержанием I начала термодинамики является:

1) утверждение о существовании состояния термодинамического равновесия;

2) утверждение о невозможности создания вечного двигателя второго рода;

3) закон сохранения и превращения энергии;

4) закон возрастания энтропии;

5) утверждение о постоянстве энтропии при температурах, стремящихся к абсолютному нулю.

13. Физическим содержанием II начала термодинамики является:

1) закон сохранения и превращения энергии;

2) закон возрастания энтропии;

3) утверждение о постоянстве энтропии при температурах, стремящихся к абсолютному нулю.

14. Физическим содержанием III начала термодинамики является:

1) утверждение о существовании состояния термодинамического равновесия;

2) утверждение о невозможности создания вечного двигателя второго рода;

3) закон сохранения и превращения энергии;

4) закон возрастания энтропии;

5) утверждение о постоянстве энтропии при температурах, стремящихся к абсолютному нулю.

15. Следствиями третьего начала термодинамики  являются утверждения о:

1) невозможности вечного двигателя второго рода;

2) недостижимости абсолютного нуля температуры;

3) невозможности вечного двигателя первого рода;

4) стремление теплоёмкости к нулю при T®0;

5) стремлении коэффициента теплового расширения к нулю при T®0.

16. Фазовые переходы первого рода характеризуются:

1) наличием скрытой теплоты перехода;

2) скачком химического потенциала;

3) изменением удельного объёма;

4) скачком первой производной химического потенциала;

5) скачком второй производной химического потенциала;

6) скачком теплоёмкости при постоянном давлении.

17. Фазовые переходы второго рода характеризуются:

1) наличием скрытой теплоты перехода;

2) скачком химического потенциала;

3) изменением удельного объёма;

4) скачком первой производной химического потенциала;

5) скачком второй производной химического потенциала;

6) скачком теплоёмкости при постоянном давлении.

Установите соответствие (задания 21-26):

18. Между обобщённой силой и соответствующей термодинамической координатой :

1) давление                                                А) объём

2) температура                                          Б) число частиц

3) химический потенциал                        В) энтропия

Ответ: 1A, 2В, 3Б

19. Между фазовым переходом и его типом

1) переход ж® г                                                        А) Ф.п. I рода

2) переход т ®ж                                                        Б) Ф.п. II рода

3) переход т® г

4) переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние (Н=0)

5) переход в сверхпроводящее состояние (Н¹0)

Ответ: 1А, 2А, 3А, 4Б, 5А

20. Между термодинамическими потенциалами и их характеристическими переменными:

1) U (внутренняя энергия)                                    А)  p,T

2) F (св. энергия)                                                   Б)  V, S

3) H (энтальпия)                                                    В)  p, S

4) Z (т.д. потенциал Гиббса)                                Г)  T, V

Ответ: 1Б, 2Г, 3В, 4А

21. Между характеристической функцией и её определением:

1)  Н (энтальпия)                                                   А) U+pV

2) F (св. энергия)                                                    Б) U-TS

3) Z (т.д. потенциал Гиббса)                                 В) -рV

4)  W (большой т.д. потенциал Гиббса)               Г) U-TS+pV

Ответ: 1А, 2Б, 3Г, 4В

22. Между характеристической функцией и её дифференциальным выражением

1) U ( внутренняя энергия)                                  А) — SdT — pdV

2) F (св. энергия)                                                   Б) TdS — pdV

3) H (энтальпия)                                                    В) TdS + Vdp

4) Z (т.д. потенциал Гиббса)                                Г)  -SdT +Vdp

Ответ: 1Б, 2А, 3В, 4Г

23. Между началами термодинамики и соответствующими им формулами:

1) I начало т.д.              А) lim S (T,V,p...)=S₀ =const

T→0

2) II начало т.д.             Б) dU= dQ — dA

3) III начало т.д.            В) dS = dQ/T

Ответ: 1Б, 2В, 3А

Задачи  по термодинамике:

1.Выразить критические параметры p_k, V_k , T_k газа Ван-дер-Ваальса через поправки a и b.

2. Используя критические параметры как единицы измерения давления, объёма и температуры, получают приведённые переменные j=V/V_k , t=T/T_k,, p=p/p_k , являющиеся безразмерными величинами.

Доказать, что для всех газов и жидкостей уравнение Ван-дер-Ваальса может быть представлено в виде следующего приведённого уравнения:

(p+3/j ² )(3j-1)=8t.

3. Записать первый закон термодинамики для простой системы в виде дифференциальной формы в полных дифференциалах независимых переменных T,V.

4. Показать, что для любой обобщённой силы X, сопряженной внешнему параметру x , справедливо следующее соотношение:

(dX/dx) T (dx/dT) X (dT/dX) x=-1

5. Определить работу обратимого изотермического расширения одного моля: а) идеального газа, б) газа Ван-дер-Ваальса.

6. Получить выражение для энтропии одного моля идеального газа, когда молярная теплоёмкость при постоянном объёме С_V постоянна в переменных T,V.

7. Цикл состоит из двух изохор и двух изобар. Показать, что для любого вещества с постоянными теплоёмкостями C_p и C_V температуры в точках 1,2,3,4 связаны соотношением  T₁ T₃ =T₂ T₄ .

8. Известно, что для простой системы термическое и калорическое уравнения имеет вид pV=f (T) и U=U (T). Найти явный вид функции f (T).

9. В качестве основных переменных, характеризующих состояние тела, можно принять его температуру и энтропию. Изобразить графически цикл Карно на диаграмме, откладывая по оси абсцисс энтропию, а по оси ординат — температуру. Вычислить с помощью этого графика КПД цикла.

10. Найти cвободную энергию F и термодинамический потенциал Гиббса Z для одного моля идеального газа, используя зависимость U (T) и S (T,V) и считая C_V постоянной.

11. Найти термическое и калорическое уравнения состояния, если известна характеристическая функция  F (T,V)= C_V T (1- lnT) — RT lnV — S₀T +U₀ .

12. Найти F для одного моля идеального газа, если C_V =a+bT, где a, b — постоянные.