فرآيند ها ي ترمو دينا ميكي 

تحولاتي كه باعث مي شوند مشخصه يا مشخصات ترمودينا ميكي يك دستگاه از يك حالت به حالت جديد تغيير يابد ، فرآيند ترمو دينا ميكي نا ميده مي شوند .

مثال :

آب درون زود پز با حرارت ديدن از دماي 20 در جه به 80 در جه مي رسد . در اين جا مي توان بنا به تظر خود مي توان يكي از سه حالت زير را در نظر گرفت :

آب

زود پز

آب و زود پز با هم

نكته :چون در ترمودينا ميك بيشتر سيالات (مايعات وگازها ) مورد بحث قرار مي گيرند ؛ پس ما هم در اين جا آب را بعنوان دستگاه در نظر مي گيريم .

همانطور كه ميدانيد ، هر سيال در هر لحظه سه مشخصه وابسته به هم دارد :

دما (T)، فشار ( P) ، و حجم (V) . اين سه ، حالت سيال را تعيين مي كنند .

با توجه به شكل مي بينيم كه :

در اثر عبور از فرايند هاي ترمودينا ميكي (در اينجا حرارت ديدن )حالت سيال تغيير مي يا بد .

رابطه بين V,P,T را معاد له حالت گويند:

PV=nRT

كه در آن :

n= تعداد مول و R= ثابت گاز

نكته : هر گاه د و كميت ا ز سه كميت V,P,T مشخص باشد ، آ نگاه مي توان گفت كه دستگا ه چه حالتي دارد .

فرآيند هاي آرماني يا شبه تعادلي :

اگر شعله اجاق گاز رابسيا ر كم كرده و زودپز را درارتفاعي دور نسبت به شعله قرار دهيم ، بطوريكه آب درون زودپز در هر لحظه درتمام نقاط مختلف زود پز تنها يك دماي خاص را نشان دهد ، انگاه مي گويند كه اين دستگاه (آب) در حال گذر از يك فرايند آرماني يا شبه تعادلي است .

كاردرفرايند هاي ترموديناميكي :

همانگونه كه ميدانيد كار عبارتست از نيرو در تغيير مكان .

در ترموديناميك نيز كار دقيقا به همين معنا است ؛ با اين تفاوت كه منشا ايجاد نيرو سيال است .

در مثال ما اگر سوپاپ زودپز خوب عمل نكند در اثر گرما در يافتي ، فشار آب تا آنجا بالا مي رود كه مي تواند باعث كنده شدن درب زودپز و پر تاب آن شود .

براي توضيح و فر مول بندي كار انجام شده به شكل زير)سمت چپ) توجه كنيد :

حالت (a) :

در اين حا لت هيچ نيرويي به دسته وارد نمي شود .

حالت گذر از (a) به (b) :

فرض كنيد به دسته نيرو وارد شده و به تدريج افزايش مي يابد ؛ بطوريكه اين افزايش كاملا كند بوده و شرايط آرماني براي گاز درون محفظه برقرار مي گردد. در اين حالت چون پيستون تغيير مكان مي يابد ، لذا كار انجام مي پذيرد.

W=∑W’

چون نيرو بصورت تد ريجي افزايش مي يابد لذا فرض كر ده ايم كه :

W' كار حاصل از نيرويي باشد كه باعث آن جزء از كار مي باشد . يعني :

كه در آن :

‘F=نيرويي كه در ان لحظه باعث انجام كار شده است .

Δx =تغيير مكان

چون نيرو و تغيير مكان هم جهت هستند پس ‘w مثبت است ، در نتيجه W مثبت خواهد بود . نتيجه (1)

براي ساده گي فرض كنيد كه فرايند انجام كار ما تحت حالت فشار ثابت اتفاق مي افتد(يعني ما در طول فرآيند سعي كرده ايم كه با خارج كردن حرارت از سيستم مانع از افزايش فشار شويم . بدين ترتيب فشار زير پيستون ثابت بوده و نيرويي كه صرف تراكم گاز مي شود نيز ثابت باقي مي ماند) در اين حالت اگر بخواهيم معادله كار را برحسب پارامترهاي مستقل يعني بر حسب x و P بنويسيم ،

خواهيم داشت :

W=P.A.Dx

بنا به تعريف داريم : Dx=x2 – x1

پس حاصل A(x₂-x₁) مي شود : V₂-V₁ كه مي توانيم آنرا DV بناميم .

با توجه به شكل مي بينيم كه : V₂1 است ، لذا حاصل V₂-V₁ مقداري منفي خواهد بود(كه گوياي حالت تراكم است ). از سويي ديگر ، چون كا ر انجام شده طبق نتيجه گيري (1) مثبت است لذا : براي آنكه طرفين معادله : W=P.A.Dx هم ارز باقي بماند ، بايد به سمت راست اين معادله يك منفي (-) اضافه نماييم .بنا بر اين خواهيم داشت :

 (1) W= - pDV

با توجه به تعريف انتگرال ورابطه (1) داريم :

همانگونه كه ملاحظه مي كنيد حاصل انتگرال سطح زير منحني است.

انواع فرآيند هاي تر موديناميكي :

1- -فرآيند حجم ثابت :

در اين فرآيند حجم ثابت مانده ليكن فشار و دما تغيير مي يا بد.

ظرفيت گرمايي در حجم ثابتC_v:

ميزان گرمايي است كه واحد جرم سيال در حالت حجم ثابت مي گيرد ، تا دماي آن يك درجه سانتي گراد افزايش يابد .

ظرفيت گرمايي مولي در حجم ثابت :

كه در آن n تعداد مول در واحد جرم است

2- فرآيند فشار  ثابت (هم فشار ):

در اين فرايند، فشا ر ثابت و دو كميت ديگر متغير هستند .

W=-P(V₂-V₁)

چون V₂1 است لذا داريم :

W=P(V₁-V₂)

لذا كار مثبت است .

از مثبت بودن كا ر اين نتيجه حاصل مي شود كه محيط بر روي سيستم كار انجام ميدهد .

ظرفيت گر مايي در فشار ثابت :( C_P )

مفدار گر مايي است كه واحد جرم جسم در فشار ثابت در يافت مي كند تا دماي آن يك درجه سلسيوس  بالا برود .

ظرفيت گرمايي مولي در فشار ثابت :

n= تعدادمول

3- فرآيند دما ثابت (همد ما):

در اين حالت دما در حين فرآيند ثابت مانده ودو متغيير فشار و حجم تغيير مي كنند .

4- فرآيند بي دررو(آدياباتيك):

در اين فرايند هر سه مشخصه V,p,T ممكن است تغيير كنند ، ولي هيچگونه تبادل حرارتي اي با محيط انجام نمي شود.يعني :Q=0

نكته : تفاوت فرايند بي دررو با فرايند همدما در ميزان كار انجام شده است .

در فرايند بي دررو كار كمتري نسبت به فرآيند همدما براي رسيدن به يك فشار مورد نظر، نياز است .

دليل :

وقتي كه گرما نتواند از سيستم خارج شود به كار تبديل مي شود .

مثال :

شكل محفظه پيستون فرآيند همدما را در نظر بگيريد . چون در حين تركم يعني رفتن از حالت V₁ به V₂ گرما از سيستم خارج نمي شود . لذا گاز سريعتر به فشار P₂ مي رسد . در نتيجه ما قبل از رسيدن به V₂ يعني در ‘V به فشار P₂ دست خواهيم يافت .

براي مقايسه به شكل روبرو توجه كنيد .

5- قانون تبادلي بين كار و گرما :

مجموع كار و گرما براي هر مسير دلخواه بين دو نقطه براي گا ز ايده آل همواره برابر است .

W₁+Q₁=W₂+Q₂=W₃+Q₃=W₄+Q₄

انرژي دروني :

به مجموع انرژي پتانسيل و انرژي جنبشي يك دستگاه انرژي دروني گويند و با U نمايش مي دهند .

هما نگونه كه ميدانيد گاز ايده آل ، گازي است كه در چگالي بقدر كافي كم ، نيروهاي بين ملكولي و انرژي وابسته به آن قابل صرف نظر كردن است .در نتيجه اگر رابطه زير را براي گازتك اتمي با n مول در نظر بگيريم :

كه در آن :

N= تعداد ذرات تشكيل دهنده گاز

K = ثابت بولتزمان و برابر است با 1.38*10-23 j/molecule.K

T = دما بر حسب كلوين

مي بينيم كه انرژي دروني تنها وتنها تابع دما است .در نتيجه براي تمام گازهاي كامل صادق مي باشد

قانون اول ترمو ديناميك :

بخشي از گرمايي كه به گاز داده مي شود سبب افزايش انرژي داخلي آن شده و بخشي ديگر به كار تبديل مي شود .يعني :q=Δu+w . اگر گرما در فرآيند حجم ثابت به دستگا ه داده شود ، فقط سبب افزايش انرژي داخلي آن مي شود .يعني :du=C_vdt و اگر در حالت دما ثابت به دستگاه داده شود ، فقط به كار تبديل مي شود . Du = 0 .

نكته : اگر به سيستم كار داده شود آنگاه اي معا دله بصورت زير در مي ايد:

ΔU=Q+W

توجه : همواره فرض ما بر آنستكه كار به سيستم داده مي شود .

نكته :رابطه بين C_MV و C_Mp برابر است با : C_Mp-C_Mv=R

تفسير :

براي گازها ي ايده آل همواره بين ظرفيت گرمايي ويژه در حالت فشار ثابت و حجم ثابت اختلافي به اندازه R=8.314 j/mol.k است كه اين مقدار صرف گرم كردن گاز جهت انبساط مي شود .

مثال :

بر روي 0.2 مول از يك گاز كامل تك اتمي فرآيند هاي آ رماني هم حجم ( حجم ثابت) و هم فشار مطابق شكل زير انجام مي شود . مطلوبست :

الف) كار انجام شده بر روي گاز در اين چرخه

ب) گر مايي كه گاز در يافت مي كند

ج) مجموع كار و گر ما در اين چرخه

جواب :

ابتدا جواب قسمت (ج) را مي دهيم :

چون اين چرخه يك چرخه بسته است لذا با فرض اينكه هيچ گونه تبادل حرارتي با خارج نداريم ، لذا مجموع كار وگرما ، يعني تغيير انرژي داخلي برابر صفر است .

1) مسير A__B :

تحليل فرآيند : فرآيند هم فشار با فشار معلوم p=3*10⁵pa

تغيير حجم از V=2lit به V=4lit بصورت انبساطي

طبق قانون اول ترمو دينا ميك :

ΔU_AB=Q_AB+W_AB

Q_AB =nC_Mp . (T_B-T_A)

W_AB=-P_(N/mm2) .[(V₂-V₁)_(m3)]=(-3*10⁵[(4-2)*10^-3)]=-6*10² j/mol

2) مسير B___C :

تحليل فرآيند: فرآيند حجم ثابت با مقدار حجم V=4 lit و تغيير فشار از 3*10⁵pa به 1.2*10⁵pa

طبق قانون اول ترمو ديناميك :

ΔU_BC= Q_BC+W_BC

Q_BC =nC_MV(T_c-T_B)

W_Bc= 0

3) مسير C___D :

تحليل فرايند : فرآيند هم فشار با فشار معلوم P=1.2*10⁵pa و تغيير حجم از V=4lit به V=2lit .

طبق قانون اول ترمو ديناميك :

ΔU_cd=Q_cd+W_cd

Q_cd =nC_Mp . (T_D-T_c)

W_cd=-P_(N/m²₎[V₂-V₁]_(m³₎]=-1.2*10⁵*[(2-4)*10^-3]=2.4*10²j

مسير D___A :

تحليل فرآيند: فرآيند حجم ثابت با مقدار معلوم V=2lit و تغيير فشار از1.2*105pa به 3*105pa

ΔU_DA= Q_DA+W_DA

Q_DA =nC_MV(T_A-T_D)

W_DA= 0   چون تغيير حجم نداريم.

با توجه به اينكه چرخه ما يك چرخه بسته است؛ يعني از نقطه A شروع كر ديم و به نقطه A باز گشته ايم . لذا تغيير انرژي داخلي در كل فرآيند با در نظر گر فتن آديا با تيك بودن سيستم ، برابر صفر است . لذا داريم :

راه حل اول :

ΔU_AB+ ΔU_Bc+ ΔU_cD+ ΔU_DA=0

Q_AB+W_AB+ Q_BC+W_BC+ Q_cd+W_cd+ Q_DA+W_DA=0

Q_AB+ Q_BC+ Q_cd+ Q_DA+ W_AB+ W_BC+ W_cd+ W_DA=0

Q_Total+W_Total=0è Q_Total=- W_Total è Q_Total=-[(-6*102)+(2.4*102)]=360j

منظور از زير نويس total همان است.

راه حل دوم :

ابتدا دماي نقاط A,B,C,D را بدست مي آوريم :

T_A=? PV=nRT èT_A= (P_A.V_A)/nR=[(3*10⁵*2*10^-3)/(0.2*8.314)]=360^0k

T_B=[(3*10⁵*4*10^-3)/(0.2*8.314)]=721^0k

T_c=[(1.2*10⁵*4*10^-3)/(0.2*8.314)]=288^0k

T_D =[(1.2*10⁵*2*10^-3)/(0.2*8.314)]=144.33^0k

Q_AB =nC_Mp . (T_B-T_A)

Q_AB=0.2(20.785)(721-360)=1500.667

Q_Bc=-1079.98

Q_CD=-598.608

Q_DA=538.747 è Q_Total=1500.667-1079.98-598.608+538.747=360j

موتور هاي احتراق داخلي :

چرخه عملكرد اين نوع موتور ها در نوع بنزيني مطابق با نمودار زير است :

A→B : در اين مرحله با احتراق مخلوط سوخت و هوا ماده كاري گرم مي شود .

B→C : ماده كا ري بصورت بي دررو انبساط مي يا بد .

C→D : ماده كاري در يك فرآيند حجم ثابت دما از دست مي دهد .

D→A : ماده كار ي بصورت بي دررو متراكم مي شود.

بدين ترتيب در فر آيند A→B ماده كار ي (مخلوط سوخت و هوا ) گرما ي Q_H حاصل از احتراق را در يافت مي كند و در فر آيند C→D با باز شدن سو پاپ دود گر ما از دست مي دهد .

چرخه حاضر را چرخه اتو مي نا مند .

چرخه كارنو :

آقاي كارنو ماشيني را بطور فرضي ساخت كه در ان از دو تحول دما ثابت و دو تحول بي دررو استفاده مي شد .مطابق شكل زير ا و ثابت كرد كه :

اگر چنين ماشيني ساخته شود ، آنگاه مي توان بيشترين بازده را بدست آورد. رابطه بازده او بدين شرح است :

كار در چرخه كارنو از رابطه زير بدست ميآيد :

15

نکات مهم ترموديناميک

نکته ۱- دستگاه ، قسمتی از جهان است که ما در ذهن خود آنرا از ساير نقاط جدا می کنيم.

نکته ۲ - محيط ، فضای اطراف يک دستگاه است که با آن تبادل کار و گرما دارد .

نکته ۳ - ترموديناميک ، بخشی از فيزيک است که در آن تبادل کار و گرما بين دستگاه و محيط بررسی می شود .

نکته ۴ - ماشين گرمايی ، دستگاهی است که با گرفتن گرما از محيط ( چشمه گرم ) ، قسمتی از آن را تبديل به کار می کند و باقيمانده آنرا به صورت گرما به چشمه سرد می دهد .

نکته ۵ - چشمه گرم ، چشمه ای است که با از دست دادن گرما ، دمای آن تغيير نمی کند .

نکته ۶ - چشمه سرد ، چشمه ای است که با گرفتن گرما ، دمای آن تغيير نمی کند .

نکته ۷ - کاری که دستگاه از محيط دريافت می کند ، مثبت و کاری که دستگاه به محيط می دهد منفی در نظر گرفته می شود .

نکته ۸ - در يک ماشين بخار طی چهار مرحله ماشين بر روی محيط کار انجام می دهد .

    ۱-ديگ بخار ، در اين مرحله آب در فشار ثابت با دریافت گرما از چشمه گرم به بخار تبديل می شود . پس يک فرآيند انبساط هم فشار انجام می دهد .

    ۲- انجام کار ، با باز شدن شير ورودی بخار از ديگ به سيلندر هدايت می شود و با حرکت دادن پيستون کار انجام می دهد .چون اين فرآيند سريع انجام می شود فرصت تبادل گرما وجود ندارد و می توان آنرا يک فرآيند بی دررو در نظر گرفت .

   ۳- چگالنده ، پس از انجام کار ، بخار از لوله های سرد عبور داده می شود و بخار به آب تبديل می شود . اين يک فرآيند هم فشار است که حجم در آن کاهش می يابد .

   ۴- پمپاژ ، برای آنکه آب بتواند وارد ديگ بخار شود لازم است فشار آن به فشار ديگ بخار رسانده شود . اين يک فر آيند هم حجم با افزايش فشار است .

نکته ۹ - چرخه ، چند فرآيند که طی آنها دستگاه به حالت اوليه باز می گردد است.

نکته ۱۰ - در هر چرخه تغيير دما وجود ندارد و چون انرژی درونی فقط تابع دما است پس تغيير انرژی درونی صفر است .

                                        0=u∆

نکته ۱۱- کار در فرآيندهای ترموديناميکی بصورت زير محاسبه می شود.

                                       W=-P∆V      

نکته ۱۲- کار ی که دستگاه می گيرد در صورتی مثبت است که حجم کاهش يابد .

نکته ۱۳ - سطح زير نمودار  P-V کار انجام شده روی دستگاه را نشان می دهد .

نکته ۱۴ - در هر چرخه سطح داخلی چرخه برابر کار انجام شده روی دستگاه و يا منفی کار انجام روی محيط را نشان می دهد ، در صورتی که جهت چرخه ساعتگرد باشد اين کار منفی است .

نکته ۱۵ - در هنگام محاسبه کار ، اگر فشار بر حسب پاسکال و حجم بر حسب متر مکعب باشد کار بر حسب ژول بدست می آيد.

نکته ۱۶ - در فرآيند هم حجم کار صفر است .

نکته ۱۷ - رابطه ميان فشار  P ، حجم  V  و دما  T  معادله حالت نام دارد .

نکته ۱۸ - گاز کامل ، گازی است که معادله حالت آن به صورت زير باشد .

                                        PV=nRT

در رابطه فوق فشار بر حسب پاسکال ،حجم بر حسب متر مکعب و دما بر حسب کلوين است . n تعداد مول را نشان ميدهد و در اينصورت :

                                  R=8.314  j/mol.K

نکته ۱۹ - تعداد مول برابر نسبت جرم گاز به جرم مولکولی گاز است .

                                       n=m/M

نکته ۲۰ - گازهای بی اثر و يا گازهای بسيار رقيق را می توان گاز کامل در نظر گرفت .

نکته ۲۱ - گرمای مبادله شده بين دستگاه و محيط را با Q نشان می دهيم ، اگر  Q مثبت باشد دستگاه ، گرما دريافت کرده است .

نکته ۲۲ - قانون اول ترموديناميک ، تغيير انرژی درونی دستگاه ،برابر مجموع کار و گرمايی است که دريافت کرده است .

                                     Q+W=∆U

نکته ۲۳ - در هر چرخه چون  ۰=U∆   پس  هميشه کار و گرما قرينه يکديگر هستند .

                                       Q=-W

نکته ۲۴ - فرآيند بی در رو  ، فرآيندی است که در آن تبادل گرما با محيط صورت نگيرد .

                                        Q=0

 نکته ۲۵ - در هر ماشين گرمايی بين گرمای دريافت شده از چشمه گرم Q_H و کار انجام شده  W و گرمای داده شده به چشمه سرد  Q_c  رابطه زير برقرار است .

                                     Q_H =W +Q_c

نکته ۲۶ - بازده يک ماشين گرمايی ، نسبت کار به گرمای گرفته شده از چشمه گرم است ، که با  η (اتا)  نشان داده می شود .

                                       η=W/Q_H

نکته ۲۷ - يخچال ، دستگاهی است که با دريافت کار  W  ، گرما را از چشمه سرد    Q_c گرفته و به محيط     Q_H    می دهد .

                                     Q_H=W+Q_c

نکته ۲۸ - يخچالی کارآيی بيشتری دارد که با دريافت انرژی W کمتر ، گرمای بيشتری را از داخل آن به خارج منتقل کند . برای  این منظور ضريب عملکرد را به صورت زير تعريف کرده اند .

                                      K=Q_c/W

نکته ۲۹ - قانون دوم ترموديناميک به بيان ماشين گرمايی : هيچ ماشين گرمايی وجود ندارد که همه گرمای دريافت کرده از چشمه گرم را به کار تبديل کند و يا بازده هيچ ماشين گرمايی ۱۰۰ در صد نيست .

نکته ۳۰ - قانون دوم ترموديناميک به بيان يخچالی : هيچ يخچالی وجود ندارد که بدون صرف انرژی ، گرما را از داخل خود به خارج انتقال دهد و يا هرگز امکان ندارد که بصورت خود به خودی گرما ، از چشمه سرد به چشمه گرم منتقل شود .

16

سوالات ترموديناميک

۱-حجم گازی در دمای ۴۰۰کلوين و فشار ۸۰ سانتيمتر جيوه برابر ۵/۱ ليتر است . حجم اين گاز در دمای ۲۷ درجه سانتيگراد و فشار ۶۰ سانتيمتر جيوه چند ليتر است؟  (۷۸) 

  √ ۱) ۱/۵         ۲) ۲          ۳) ۲/۵          ۴)۱

۲-در دمای ثابت چند در صد حجم گازی را کم کنيم تا فشار آن ۲۵ در صد زياد شود؟   

   (۷۸) 

 ۱) ۱        ۲)۱۵           ۳)۲۵        √ ۴)۲۰

۳-يک ماشين بخار ۵۰۰ ژول گرما از چشمه گرم دريافت می کند و ۳۰۰ ژول آنرا به چشمه سرد می دهد. بازده اين ماشين چند در صد است؟   

    (۷۸)                

    ۱)۲۰                √۲) ۴۰               ۳)۵۰               ۴)۶۰

۴-در کدام فرآيند کار انجام شده روی گاز صفر است؟              ( ۷۸)               

  ۱) هم دما    ۲) هم فشار   √۳) هم حجم    ۴) هم فشار و هم دما

۵- بازده يک ماشين گرمائی کارنو که ميان دو چشمه سرد و گرم کار می کند ۴/۰ است . اگر از دمای کلوين منبع سرد ۲۵٪ بکاهيم بازده آن ......در صد ....می يابد.      (۷۸) 

   ۱) ۱۵  : کاهش       ۲)۲۵  : کاهش     ۳) ۲۵  : افزايش     √۴)۱۵ : افزايش

۶- مخزن گازی محتوی ۱۵ ليتر گاز اکسيژن با فشار دو اتمسفر را به يک مخزن خالی از هوا به حجم ۲۵ ليتر متصل می کنيم. در دمای ثابت فشار هر مخزن چند اتمسفر می شود؟ (۷۹)  

   ۱) ۲/۱       ۲) ۴/۳       √۳)۳/۴        ۴) ۴/۵

۷- حجم يک مول گاز تک اتمی را به طور بی در رو نصف می کنيم . اگر در اين عمل ۱۵۰ ژول کار روی گاز انجام شود  ، تغييرات انرژی درونی و دمای مطلق گاز در SI به ترتيب از راست به چپ  کدامند؟                                      (۸=R )                  

( ۷۹) 

 √۱)۱۵۰  .  ۱۲/۵        ۲)۱۵۰  . ۵۰         ۳)۷۵ . ۱۲/۵        ۴)۷۵   . ۵۰ 

۸- گاز کاملی در يک فرآيند بی در رو منبسط می شود . دما و انرژی درونی آن به ترتيب چگونه  تغيير می کند ؟      (۸۰)                                               

  ۱) ثابت . کاهش       ۲) ثابت . ثابت       ۳) کاهش . ثابت    √۴)کاهش . کاهش 

۹-بازده يک ماشين بخار ۲۰٪ است . در اين ماشين در هر چرخه ۱۶۰۰ ژول گرما به چشمه سرد داده می شود . کار مکانيکی  انجام شده توسط اين ماشين در يک چرخه چند ژول است؟

 (۸۰) 

  √ ۱) ۴۰۰      ۲)۶۰۰        ۳) ۲۰۰          ۴) ۸۰۰  

۱۰- توان موتور يخچالی ۲۰۰ وات است. اين يخچال در مدت ۵۰ دقيقه ۴/۲ مگاژول گرما به بيرون می دهد. ضريب عملکرد اين يخچال کدام است؟        (  ۸۰  )            

     ۱) ۲          √۲) ۳           ۳) ۴              ۴)۵

۱۱-دمای مقدار معينی گاز ۲۷ درجه سانتيگراد  است . دمای آن را در فشار ثابت چند درجه سانتيگراد زياد کنيم تا افزايش حجم آن يک سوم حجم اوليه اش باشد؟(۸۱)      

    ۱) ۲۲۷             ۲) ۹۰۰             ۳)۱۲۷              √۴) ۱۰۰

۱۲- بازده يک ماشين گرمائی که در هر چرخه ۸۰۰ ژول گرما به چشمه سرد می دهد برابر ۲/۰ است . اين ماشين در هر چرخه چند ژول گرما از چشمه گرم می گيرد ؟     (۸۱) 

   √۱) ۱۰۰۰             ۲)۱۶۰۰            ۳)۲۰۰۰          ۴) ۴۰۰۰

۱۳- همزمان با افزايش حجم مقدار معينی گاز کامل  فشار آن کم می شود . دمای گاز چگونه تغيير می کند؟     (   ۸۱  )

     ۱) افزايش         ۲) کاهش         ۳) ثابت      √۴) بسته به شرايط همه موارد

۱۴-اگر فشار گاز کاملی را ۲۵٪ افزايش و همزمان دمای مطلق  آن را ۲۰٪ کاهش دهيم . حجم گاز چگونه تغيير می کند؟   (    ۸۲  )                 

    √۱) ٪۳۶   کاهش   ۲) ۴۰٪ افزايش   ۳) ۶۰٪ افزايش    ۴) ۶۴٪ کاهش

۱۵- در دمای ثابت حجم مقدار معينی گاز را به تدريج کم می کنيم تا فشار گاز دو برابر شود . اگر در اين فرآيند کاری که محيط روی گاز انجام می دهد W و گرمای داده شده به گاز Q باشد کدام رابطه درست است؟    (  ۸۲  )

    ۱) 0 =W≠0 .Q          

    2(W=0   Q≠0

 √ 3)Q=-W

     4)Q=W

۱۶-ضريب عملکرد يخچالی که در هر ثانيه ۱۵۰۰ ژول گرما از داخل خود گرفته و۲۰۰۰ ژول گرما به محيط بدهد کدام است ؟     (۸۲  )

   ۱) ۲      √ ۲) ۳       ۳)۴        ۴)۵ 

۱۷-استوانه ای به حجم ۱۰۰ ليتر محتوی گاز کاملی با دمای ۲۷ درجه سانتيگراد است . اگر با استفاده از پيستون حجم گاز را به ۸۰ ليتر و دمای آن را نيز به ۴۷ درجه سانتيگراد برسانيم . فشار گاز در اين حالت چند اتمسفر می شود ؟    (  ۸۳  )

    ۱) ۱۵              ۲) ۱۸          √۳)۲۰             ۴)۲۵

۱۸-يک خنک کننده در هر ساعت ۶ مگا ژول گرما از اطاق گرفته و در همان مدت ۸/۷  مگا ژول گرما به فضای بيرون می دهد توان اين خنک کننده چند کيلو وات است ؟      (۸۳)   

   ۱) ۰/۴        √۲) ۰/۵       ۳) ۴            ۴)۵

۱۹-اختلاف دمای منبع گرم و سرد در يک ماشين گرمايی ۲۷ درجه سانتيگراد است. اگر بيشترين بازده اين ماشين ۳۰٪ باشد .دمای منبع گرم تقريبا چند سانتيگراد است؟ (۸۴ )

۱)۹۰                   ۲)۱۱۷                  ۳)۱۵۶-               √۴)۱۸۳-

۲۰- در يک فرآيند روی مقدار معینی گاز کامل ، دمای دستگاه بدون دريافت يا انتقال گرما تغيير می کند . اين فر آيند می تواند .... باشد . ( ۸۵  )

 ۱)هم حجم         ۲)هم فشار            ۳)هم دما        √ ۴)بی دررو

۲۱- يک يخساز با ضريب عملکرد ۵ در هر ساعت ۲ کيلوگرم آب با دمای ۲۰ درجه سلسيوس را به يخ با دمای ۱۵- درجه سلسيوس تبديل می کند . توان موتور الکتريکی اين يخساز تقريبا چند وات است ؟ ( ۸۵ )

   ۱) ۳۷.۷        ۲)۲۵.۳          √ ۳)۵۰.۳         ۴)۲۵۳ 

۲۲- ۲۰ گرم گاز کامل در فشار ۴ اتمسفر و در محفظه ای به حجم ۳۰ ليتر قرار دارد . در دمای ثابت ۱۰ گرم از گاز را خارج کرده و حجم محفظه را نيز نصف می کنيم . فشار آن چند اتمسفر می شود ؟ ( ۸۵ )

   ۱) ۲          √ ۲)۴               ۳)۶             ۴)۸

دکتر بختیاری