PHYS 4B — Практикум по решению задач №3 — Тепловые двигатели и их применение

Дополнительно к: https://www.youtube.com/watch?v=MhxlJg_GuMg&list=PL5MCSdEWewJESDZN9h_hBpZeoZSpCbfKa&index=1 и https://www.youtube.com/watch?v=4b2EJN2O51Y&list=PL5MCSdEWewJESDZN9h_hBpZeoZSpCbfKa&index=1 Добро пожаловать в третье пособие по решению задач по физике 4B, которое дополняет «Физика 4B — Лекция 4 — Циклы тепловых двигателей» и «Физика 4B — Лекция 5 — Второй закон термодинамики». Это последнее пособие по решению задач по термодинамике. Мы начинаем с разработки систематического алгоритма первого закона для четырех названных термодинамических процессов: изохорного нагрева, изобарического расширения, изотермического расширения и адиабатического расширения. Для каждого процесса мы определяем определяющее ограничение, выясняем, какое из ΔU, Q или W можно найти непосредственно, и используем первый закон термодинамики для завершения анализа. Во втором разделе эти инструменты объединены в полном цикле теплового двигателя, содержащем адиабатическое расширение. Мы строим и интерпретируем P–V диаграмму, находим недостающую конечную точку, отслеживаем знаки тепла и работы на каждом этапе процесса и рассчитываем чистую работу и КПД цикла. В последующих разделах второй закон применяется к тепловым двигателям, холодильникам, тепловым насосам и пределам Карно. Затем мы рассчитываем изменения энтропии во время конденсации, нагрева и испарения, включая различие между фазовыми переходами при постоянной температуре и изменениями температуры, требующими интегрирования. В заключительной задаче сравниваются необратимые и обратимые пути, подчеркивая, что энтропия является функцией состояния, даже когда Q/T не может быть непосредственно применено к фактическому необратимому процессу. В первых двух разделах используются специально разработанные вопросы. Все остальные ссылки на главы и задачи взяты из учебника OpenStax University Physics, том 2. 0:00:00 - Введение 0:02:28 - Инструментарий именованных процессов: ΔU, Q и W 0:31:14 - Анализ систематического цикла: адиабатическое разложение 0:55:40 - Двигатели, холодильники и пределы Карно 1:06:11 - Энтропия через изменение температуры и фазового состояния 1:18:25 - Энтропия, необратимость и выбор пути Рассмотренные задачи: Задачи, специально разработанные для именованных процессов и циклов тепловых двигателей OpenStax University Physics, том 2, глава 4, задачи 22, 23, 25, 29, 31, 32, 33, 35, 43, 46, 54 и 74