30 câu trắc nghiệm Cơ sở của nhiệt động lực học nâng cao (P2)

Để giữ nhiệt độ trong phòng là 20^oC, người ta dùng một máy lạnh trong trường hợp này người ta gọi là máy điều hòa không khí, mỗi giờ tiêu thụ công bằng 5.10⁶J. Tính nhiệt lượng lấy đi từ không khí trong phòng mỗi giờ, biết rằng hiệu năng của máy lạnh là ε = 4.

Người ta đốt nóng cho dãn nở đẳng áp 20 g ôxi ở áp suất 2,8 at và nhiệt độ 27 ^oC đến thể tích 8 lít. Cho ôxi có μ = 32g/mol, lấy R = 8,31J/mol.K, nhiệt dung riêng đẳng áp C_p = 0,91.10³ J/kg.K; 1at = 9,81.10⁴N/m². Độ biến thiên nội năng của khí trong quá trình dãn nở là:

Ở động cơ nhiệt, nhiệt độ của nguồn nóng là 520^oC, của nguồn lạnh là 20^oC. Hỏi công cực đại mà động cơ thực hiện được nếu nó nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 10⁷J? Công cực đại là công mà động cơ nhiệt sinh ra nếu hiệu suất của nó là cực đại.

Hiệu suất thực của một máy hơi nước bằng nửa hiệu suất cực đại. Nhiệt độ của hơi khi ra khỏi lò hơi (nguồn nóng) là 277^oC và nhiệt độ của buồng ngưng (nguồn lạnh) là 77^oC. Tính công suất của máy hơi nước này nếu mỗi giờ nó tiêu thụ 700kg than có năng suất tỏa nhiệt là 31.10⁶J/kg

Nhiệt độ của không khí trong căn phòng rộng 80 m³ là 17 ^oC. Sau khi sưởi ấm nhiệt độ của phòng là 27 ^oC. Tính công mà không khí của căn phòng sinh ra khi dãn đẳng áp ở áp suất 10⁵ Pa.

Một động cơ nhiệt làm việc sau một thời gian thì tác nhân đã nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 2,5.10⁶ J, truyền cho nguồn lạnh nhiệt lượng 1,8.10⁶ J. Hiệu suất thực của động cơ nhiệt này bằng bao nhiêu lần so với hiệu suất cực đại nếu nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh lần lượt là 287⁰C và 47⁰C.

Một máy lạnh có hiệu năng cực đại hoạt động giữa nguồn lạnh ở nhiệt độ là -7^oC và nguồn nóng ở nhiệt độ là 47^oC. Nếu máy được cung cấp công từ một động cơ điện có công suất 80W thì mỗi giờ máy lạnh có thể lấy đi từ nguồn lạnh một nhiệt lượng là bao nhiêu? Biết rằng máy chỉ cần làm việc 1/3 thời gian nhờ cơ chế điều nhiệt trong máy lạnh.

Khi truyền nhiệt lượng 6.106 J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng thêm 0,50 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.106 N/m2 và coi áp suất này không đổi trong quá trình khí thực hiện công.

Một máy hơi nước có công suất 28 kW, nhiệt độ nguồn nóng là t₁ = 227 ^oC, nguồn lạnh là t₂ = 57 ^oC. Biết hiệu suất của động cơ này bằng 2/3 lần hiệu suất lý tưởng ứng với 2 nhiệt độ trên. Tính lượng than tiêu thụ trong thời gian 5 giờ, biết năng suất tỏa nhiệt của than là q = 34.10⁶J.

Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 0,118 kg nước ở nhiệt độ 20 ^oC. Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg được nung nóng tới 75 ^oC. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 0,92.10³ J/(kg.K); của nước là 4,18.10³ J(kg.K); của sắt là 0,46. 10³ J(kg.K). Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt.

Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4 ^oC. Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192 g đã nung nóng tới 100 ^oC vào nhiệt lượng kế. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0,128.10³ J/(kg.K). Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại, biết nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,5 ^oC.

Trong một bình cách nhiệt dung tích 100l có chứa 5g khí hidro và 12g khí oxy ở nhiệt độ t₀ = 20^oC. Xác định áp suất trong bình sau khi đốt cháy hỗn hợp trên, biết rằng khi tạo thành một mol nước thì tỏa ra một nhiệt lượng Q₀ = 2,4.10⁵J. Cho nhiệt dung riêng đẳng tích của khí hidro và nước lần lượt là C₁ = 14,3kJ/kg.K và C₂ = 2,1kJ/kg.K. Chọn đáp án đúng.

Một máy lạnh lí tưởng hoạt động giữa nguồn lạnh 0^oC và nguồn nóng 60^oC. Tính công suất của động cơ để trong một giờ có thể sản xuất được 1T nước đá 0^oC từ nước 20^oC. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K và nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 330kJ/kg.

Phần dưới của một bình trụ có diện tích đáy là S = 0,2 m² chứa V₀ = 0,1m³ không khí ở 27^oC và áp suất 760mmHg, phía trên được đậy kín bởi một pit-tông rất nhẹ có thể di chuyển được. Khối khí nhận thêm nhiệt lượng do đốt cháy 1,5g xăng nên pit-tông dịch chuyển dưới áp suất không đổi và nhiệt độ tăng thêm 200^oC. Năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4.10⁷J/kg, khối lượng riêng của Hg là 13300 kg/m³. Hiệu suất của quá trình này là:

Từ một máy lạnh, cứ trong một giờ có nhiệt lượng Q = 843840J thoát ra khỏi thành máy. Nhiệt độ trong máy là t₂ = 5⁰C và nhiệt độ phòng t₁ = 20⁰C. Công suất nhỏ nhất của máy lạnh bằng bao nhiêu?