ملف تدريبي: تغيُّر الإنتروبي في عمليات الديناميكا الحرارية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على حساب التغيُّر في إنتروبي نظام ما نتيجة لعمليات ثرموديناميكية مختلفة.

س١:

أوجد التغيُّر في إنتروبي كمية من البخار كتلتها 20 g عند درجة حرارة 100C عندما تتكثَّف إلى ماء عند نفس درجة الحرارة. استخدم القيمة 2257 kJ/kg للحرارة الكامنة لتبخر الماء.

س٢:

خمسون جرامًا من الماء في درجة حرارة 0.00C تحولتْ إلى بخار عند 100C. ما التغير في إنتروبيا الماء في هذه العملية؟

س٣:

2 . 0 0 × 1 0 joules جول أُزيلت من خزَّان حرارة عند درجة حرارة 2.00×10 K. ما مقدار التغيُّر في إنتروبي الخزَّان؟

س٤:

نظام يحتوي على 20.0 mol من غاز مثالي أحادي الذرة تم تبريده بثبوت الضغط حتى تغيَّر حجمه من 50.0 L إلى 10.0 L. كانت درجة الحرارة الابتدائية للغاز 300 K. ما قيمة التغيُّر في إنتروبي الغاز؟

س٥:

ضُغط غاز مثالي عند درجة حرارة 3.0×10 K بثبوت درجة الحرارة إلى حجم يساوي 0.20 من حجمه الأصلي. أوجد التغيُّر في الإنتروبي لكل مول من الغاز.

س٦:

كمية من الماء كتلتها 2.00 × 10 2 جم عند درجة حرارة 0.00C يتم إيصالها إلى حالة الاتزان الحراري مع الخزَّانات ذات درجات الحرارة التالية بالتوالي 20.0C, 40.0C، 60.0C، 80.0C. اعتبِر 4182/JkgC قيمة السعة الحرارية للماء.

ما مقدار تغيُّر الإنتروبي للماء؟

ما مقدار تغيُّر الإنتروبي للخزَّانات؟

ما مقدار تغيُّر الإنتروبي للكون؟

س٧:

يعمل محرِّك كارنو بين مستودعَيْ حرارة درجتا حرارتَيْهما 550C، 20C، ويُنتج 300 kJ من الطاقة في كل دورة.

أوجد مقدار التغيُّر في إنتروبي مستودع الحرارة الساخن في كل دورة.

أوجد مقدار التغيُّر في إنتروبي مستودع الحرارة البارد في كل دورة.

س٨:

قضيب من النحاس مساحة مقطعه 5.0 cm2، وطوله 5.0 m يعمل على انتقال الحرارة بالتوصيل من خزان حرارة عند 373 K إلى خزان آخر عند درجة حرارة 273 K. ما المعدل الزمني لتغيُّر إنتروبي الكون في هذه العملية؟ استخدم القيمة 385 W/m⋅K للتوصيلية الحرارية للنحاس.

  • أ 3 . 7 8 × 1 0 W/K
  • ب 4 . 0 0 × 1 0 W/K
  • ج 2 . 8 8 × 1 0 W/K
  • د 3 . 3 3 × 1 0 W/K
  • ه 2 . 5 0 × 1 0 W/K

س٩:

قطعة من الألومنيوم كتلتها 0.50 kg عند درجة حرارة 250C. أُلقيت قطعة الألومنيوم في ماء كتلته 1.0 kg ودرجة حرارته 20C. بعد الوصول للاتزان الحراري، ما التغيُّر الكلي للإنتروبي في هذا النظام؟ استخدم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية النوعية للماء، والقيمة 900/JkgC للسعة الحرارية النوعية للألومنيوم.

س١٠:

وُضعت كمية من الماء مقدارها 200 جم عند درجة حرارة 0.00℃ في اتصال حراري مع خزان حراري درجة حرارته 80.0℃، وتم الوصول إلى الاتزان الحراري. استخدم القيمة 4180 J/kg⋅℃ للتعبير عن السعة الحرارية للماء.

ما درجة حرارة الماء؟

ما درجة حرارة الخزان؟

ما مقدار الحرارة المنتقلة في العملية؟

  • أ 6 . 7 0 × 1 0 J
  • ب 6 . 3 0 × 1 0 J
  • ج 7 . 6 0 × 1 0 J
  • د 7 . 0 0 × 1 0 J
  • ه 7 . 2 0 × 1 0 J

ما التغير في إنتروبي الماء؟

ما التغير في إنتروبي الخزان؟

ما التغير في إنتروبي الكون؟

س١١:

يتضاعف حجم 1.0 mol من غاز مثالي ثلاث مرات عن طريق تمدد انعكاسي بثبوت درجة الحرارة؛ حيث يُسخن الغاز بمقدار 1300 J.

ما التغيُّر في إنتروبي الغاز؟

ما درجة حرارة الغاز؟

س١٢:

سقطت صخرة كتلتها 4.0 kg عند درجة حرارة 23C رأسيًّا لأسفل لمسافة 1.2×10 m داخل بحيرة ضحلة درجة حرارتها أيضًا 23C.

ما التغيُّر الناتج في إنتروبي الكون؟

إذا كانت درجة حرارة الصخرة 80C عند سقوطها، فما التغيُّر في إنتروبي الكون؟ استخدم القيمة 4184/JkgC للحرارة النوعية لمياه البحرية والقيمة 860/JkgC للحرارة النوعية للصخرة. افترض أن قوة السحب التي يؤثر بها الهواء على الصخرة مهملة.

س١٣:

حوض يحتوي على ماء كتلته 40 g ودرجة حرارته 25C. تم تسخين الماء حتى أصبح بخارًا درجة حرارته 100C. احسب التغيُّر في إنتروبي الماء في هذه العملية. استخدِم القيمة 4184/JkgC للتعبير عن السعة الحرارية للماء، واستخدِم القيمة 2256 kJ/kg للتعبير عن الحرارة الكامنة لتبخُّر الماء.

س١٤:

في عملية تتم بثبوت الحجم، 5.0 mol من غاز مثالي أُحادي الذرة عند درجة حرارة 300 K تُسخَّن حتى تصل درجة حرارتها إلى 370 K. ما التغيُّر في إنتروبي الغاز نتيجة لعملية التسخين؟

س١٥:

يحتوي حوض على ماء كتلته 60 g ودرجة حرارته 5.0C. سُخِّن الماء عن طريق الوصول إلى الاتزان الحراري مع خزان درجة حرارته 70C. لحساب تغيُّرات الإنتروبي الناتجة عن هذه العملية، استخدم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية للماء.

ما مقدار تغيُّر الإنتروبي للخزان نتيجةً لهذه العملية؟

ما مقدار تغيُّر الإنتروبي للماء نتيجةً لهذه العملية؟

ما مقدار تغيُّر إنتروبي الكون نتيجةً لهذه العملية؟

س١٦:

قطعة ثلج درجة حرارتها 0.0C وكتلتها 20 g. تكتسب قطعة الثلج الحرارة من هواء درجة حرارته أكبر من 0.0C بقيمة مُهمَلة، حتى تذوب ذوبانًا كاملًا. تكتسب قطعة ثلج مُطابِقة الحرارة من هواء درجة حرارته 25C. لحساب التغيُّر في الإنتروبي الناتج عن تلك العمليتين، استخدِم القيمة 4184/JkgC للسعة الحرارية للماء، واستخدِم القيمة 334 kJ/kg للحرارة الكامنة لانصهار الثلج.

ما التغيُّر في إنتروبي الثلج عند ذوبانه بواسطة هواء درجة حرارته أكبر من 0.0C بقيمة مُهمَلة؟

ما التغيُّر في إنتروبي الهواء الذي درجة حرارته أكبر من 0.0C بقيمة مُهمَلة عند إذابته للثلج؟

ما التغيُّر في إنتروبي الكون عند ذوبان الثلج بواسطة هواء درجة حرارته أكبر من 0.0C بقيمة مُهمَلة؟

ما التغيُّر في إنتروبي الثلج عند ذوبانه بواسطة هواء درجة حرارته 25C؟

ما التغيُّر في إنتروبي الهواء الذي درجة حرارته 25C عند إذابته للثلج؟

ما التغيُّر في إنتروبي الكون عند ذوبان الثلج بواسطة هواء درجة حرارته 25C؟

س١٧:

بدأ قالب خشبي كتلته 4.0 kg الانزلاق فوق الأرض بسرعة ابتدائية 9.0 m/s حتى توقَّف بفعل قوة الاحتكاك. ما القيمة التقريبية للتغيُّر في إنتروبي الكون؟ افترِض أن كلَّ شيء يظل عند درجة حرارة الغرفة 25C.

س١٨:

كأس زجاجية كتلتها 350 g. تحتوي الكأس على 450 g من الماء عند درجة حرارة 25 ℃. سُخِّنت الكأس في عملية انعكاسية حتى وصلت درجة حرارة كلٍّ من الكأس الزجاجية والماء إلى 60 ℃. أوجد التغيُّر الكلي في إنتروبي الكأس الزجاجية والماء نتيجة التسخين. استخدِم القيمة 4184 J/kg⋅℃ للسعة الحرارية النوعية للماء، والقيمة 840 J/kg⋅℃ للسعة الحرارية النوعية للزجاج.

  • أ 640 J/K
  • ب 360 J/K
  • ج 320 J/K
  • د 980 J/K
  • ه 240 J/K

س١٩:

افترِض أن ٢٥ جم من الثلج عند درجة حرارة أُضيف إلى ٢٥٠ جم من الماء عند درجة حرارة . إذا عُلم أن الحرارة الكامنة لانصهار الثلج تساوي ٣٣٤ كيلو جول/كجم وسعته الحرارية تساوي ، فما إجمالي التغيُّر في إنتروبي المزيج بعدما يصل إلى الاتزان الحراري؟

س٢٠:

أسطوانة تحتوي على 600 g من الهليوم عند ضغط 100 atm ودرجة حرارة 25.0C. كانت الأسطوانة تحتوي على صمام تسريب، وتسرَّب كلُّ الغاز ببطء إلى الجو بثبوت الحرارة. ما التغيُّر في إنتروبي الكون نتيجة التسريب؟

س٢١:

احسب جودة بخار عند ضغط 0.80 MPa وإنتروبي 6.55 kJ/kg.

س٢٢:

ما التغيُّر في الإنتروبي عندما يتمدَّد 1.0 kmol من غاز عند ضغط مقداره 1.0 MPa ودرجة حرارة مقدارها 300 K إلى حجم يكون ضغط الغاز عنده 0.10 MPa؟ افترِض أن التمدُّد يتم بثبوت درجة الحرارة.

س٢٣:

سُخن غاز بثبوت درجة الحرارة باستخدام طاقة قدرها 25 kJ عند درجة حرارة 350 K. ما مقدار زيادة إنتروبي الغاز؟ اكتب إجابتك لأقرب ثلاثة أرقام معنوية.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.