Тепловое явление тест по физике (8 класс) с ответами по теме онлайн

Последний раз тест пройден 8 часов назад.

Для учителя

1. Вопрос 1 из 10

   Какие из перечисленных веществ обладают наименьшей теплопроводностью?

   • твердые

   • жидкие

   • газообразные

   • твердые и жидкие

   Подсказка

   Правильный ответ

   Неправильный ответ

   В вопросе ошибка?

2. Вопрос 2 из 10

   В каком из перечисленных веществ теплопередача происходит главным образом путем теплопроводности?

   • воздух

   • кирпич

   • вода

   • вакуум

   Подсказка

   Правильный ответ

   Неправильный ответ

   В вопросе ошибка?

3. Вопрос 3 из 10

   Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, зависит от:

   • плотности вещества, из которого состоит тело, массы тела, изменения его температуры

   • рода вещества, из которого состоит тело, массы тела, изменения его температуры

   • рода вещества, из которого состоит тело, массы тела, его температуры

   • плотности вещества, из которого состоит тело, массы тела, его температуры

   Подсказка

   Правильный ответ

   Неправильный ответ

   В вопросе ошибка?

4. Вопрос 4 из 10

   Какое физическое явление лежит в основе устройства и работы ртутного термометра?

   • плавление твердого тела при нагревании

   • конвекция в жидкости при нагревании

   • расширение жидкости при нагревании

   • испарение жидкости

   Подсказка

   Правильный ответ

   Неправильный ответ

   В вопросе ошибка?

5. Вопрос 5 из 10

   Какое движение молекул и атомов в твердом состоянии называется тепловым?

   • беспорядочное движение частиц во всевозможных направлениях с различными скоростями

   • беспорядочное движение частиц во всевозможных направлениях с одинаковыми скоростями при одинаковой температуре

   • упорядоченное движение частиц со скоростью, пропорциональной температуре

   • колебательное движение частиц в различных направлениях около определенных положений равновесия

   Подсказка

   Правильный ответ

   Неправильный ответ

   В вопросе ошибка?

6. Вопрос 6 из 10

   Выполнен опыт с двумя стаканами горячей воды.

   Первый охладили, другой подняли вверх. Изменилась ли внутренняя энергия воды в первом и во втором стаканах?

   • уменьшилась в первом и не изменилась во втором

   • не изменилась в первом, уменьшилась во втором

   • не изменилась ни в первом, ни во втором

   • в первом уменьшилась, во втором увеличилась

   Подсказка

   Правильный ответ

   Неправильный ответ

   В вопросе ошибка?

7. Вопрос 7 из 10

   В кастрюле нагрели 2 кг воды на 20 °С. Сколько энергии израсходовано на нагревание? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг °С.

   • 120 кДж

   • 168 кДж

   • 1,6 МДж

   • 254 кДж

   Подсказка

   Правильный ответ

   Неправильный ответ

   В вопросе ошибка?

8. Вопрос 8 из 10

   Холодную металлическую ложечку опустили в стакан с горячей водой.

   Изменилась ли внутренняя энергия ложечки и если да, то каким способом?

   • увеличилась путем совершения работы

   • уменьшилась благодаря совершению работы

   • увеличилась вследствие теплопередачи

   • не изменилась

   Подсказка

   Правильный ответ

   Неправильный ответ

   В вопросе ошибка?

9. Вопрос 9 из 10

   Зажатую плоскогубцами медную проволоку сгибают и разгибают несколько раз. Изменится ли при этом внутренняя энергия и если да, то каким способом?

   • да, теплопередачей

   • да, совершением работы

   • да, теплопередачей и совершением работы

   • не изменится

   Подсказка
   Правильный ответ

   Неправильный ответ

   В вопросе ошибка?

10. Вопрос 10 из 10

    При погружении части металлической ложки в стакан с горячим чаем непогруженная часть ложки стала горячей.

    Каким способом осуществилась передача энергии в этом случае?

    • теплопроводностью

    • излучением

    • конвекцией

    • совершением работы

    Подсказка

    Правильный ответ

    Неправильный ответ

    В вопросе ошибка?

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Даша Вощенко

  9/10

• Даниил Помаскин

  10/10

• Дмитрий Веташков

  6/10

• Vasya Borowski

  8/10

• Ирина Канина

  9/10

Каждому ученику, мечтающему о хороших отметках по физике и занимающемуся самостоятельно, будет полезен тест «Тепловые явления» (8 класс) с ответами. Он позволит повторить всю необходимую информацию по теме, так как включает в себя теоретические вопросы с выбором правильного ответа из четырех предложенных, а также небольшие задачи и описание опытов, которые надо объяснить.

Тест по физике «Тепловые явления» помогает вспомнить такой материал, как «тепловые явления», «теплопроводность» и т.п., и может помочь также в подготовке к экзаменам.

Воспользоваться нашим тестом онлайн вы можете у нас на сайте.

Рейтинг теста

3.4

Средняя оценка: 3.4

Всего получено оценок: 1447.

---

А какую оценку получите вы? Чтобы узнать — пройдите тест.

Тематический тест по теме «Тепловые явления», 8 класс

Итоговый тест по физике для 8 класса

Тема: «Тепловые явления»

Цель: проверить усвоение учащимися изученного материала; выяснить теоретические знания по теме и умение применять их при решении качественных и расчётных задач.

 

Спецификация:

Итоговое тестирование состоит из трёх вариантов. Данное тестирование включает в себя Часть А (А1-А10), часть В (В1-В2) Время выполнения -1 урок

Задания части А представляют собой задания с выбором ответа (предлагается выбрать один из четырёх или трёх предложенных вариантов ответа). Задания части А предполагают знание основных определений физических понятий (физических величин, явлений, закономерностей между ними) на тему: «Тепловые явления».

Задания части В — физические задачи. Для решения данных заданий требуются умения решать физические задачи в одно — два действия. Задания части В предполагают выбор ответа (необходимо выбрать один из четырёх или трёх предложенных вариантов ответа).

Тестовые задания предполагают вариативность для разных классов. Можно комбинировать различные задания, упрощать или усложнять в зависимости от уровня успеваемости учащихся.

В итоговом тестировании по теме: «Тепловые явления» проверяются следующие темы:

1. Температура. Внутренняя энергия. 2. Виды теплопередачи. 3. Количество теплоты. 4. Закон сохранения и превращения энергии

 

Критерии оценок:

Задания части А- 1 балл

Задания части В – 3 балла

 

«5» — 14-16 баллов

«4» — 11-13 баллов

«3» — 6-10 баллов

«2» — 0-5 баллов

 

Итоговый тест по теме: «Тепловые явления»

Вариант 1

Часть А

1. Температура тела зависит от…

а).. .количества в нем молекул.

б) …скорости движения частиц, из которых состоит тело

в)…их размеров.

г).. .расположения молекул в теле.

2. В пробирках находится ртуть во всех трех состояниях: в одной — в жидком в другой — газообразном (пар), в третьей — твердом. Чем отличаются частицы ртути в этих пробирках?

а) Ничем. б) Размером в) Скоростью движения и расположением

3. Какую энергию называют внутренней энергией тела?

а) Энергию теплового движения частиц тела.

б) Кинетическую и потенциальную энергию всех частиц тела.

в) Энергию их взаимодействия.

4. Изменение какой физической величины свидетельствует об изменении внутренней энергии тела?

а) Кинетической энергии тела. в) Температуры тела.

б) Его потенциальной энергии. г) Его скорости движения.

5. Укажите два способа изменения внутренней энергии газа.

а) Теплопередача.

б) Приведение газа в движение.

в) Подъем его на некоторую высоту.

г) Совершение газом или над ним работы.

6. Имеются два тела, температура которых 25 °С (№ 1) и 75 °С (№ 2). Внутрен­няя энергия, какого из них будет уменьшаться в процессе теплопередачи ме­жду ними?

а)№1. б)№2.

в) Она не изменится.

г) Обоих тел увеличится.

7. Какое из названных веществ обладает наилучшей теплопроводностью?

а) Мех. в) Древесина.

б) Резина г) Серебро

8. В каком теле — газообразном, жидком, твердом — конвекция невозможна?

а) Газообразном. в) Твердом.

б) Жидком. г) Таких тел нет.

9. В каком случае телу передано меньшее количество теплоты, когда его нагрели на 14 °С (№ 1) или на 42 °С (№ 2)? Во сколько раз?

а) № 1; 3 раза. в) № 1; 2 раза.

б) № 2; 3 раза. г) № 2; 2 раза.

10. В каких единицах измеряют количество теплоты?

а) Ньютонах и килоньютонах. в) Паскалях и мм рт. ст.

б) Ваттах и мегаваттах. г) Джоулях и калориях.

Часть В

(Задания части В оформляются как физические задачи)

1. Удельная теплоемкость кирпича 880 . Какое количество теплоты потребуется для нагревания одного кирпича массой 1 кг на 1 °С?

а) 8800Дж. в) 880Дж.

б) 880кДж. г) 88Дж.

2. Вычислите количество теплоты, необходимое для повышения температуры стальной заготовки на 200 °С. Ее масса 35 кг.

а) 3,5 ·104Дж.

б) 17,5 · 105Дж.

в) 17,5 · 104Дж.

г) 3,5 · 106Дж.

Итоговый тест по теме: «Тепловые явления»

Вариант 2

Часть А

1. Температура тела повысится, если…

а) …его молекулы будут взаимодействовать сильнее.

б) .. . увеличится его масса.

в) …скорость его молекул возрастает

2. Тепловое движение — это…

а) .. .быстрое движение тела, при котором оно нагревается.

б) …движение молекул в нагретом (теплом) теле.

в) …постоянное хаотическое движение частиц, из которых состоит тело.

3. Внутренняя энергия тела зависит от…

а) …теплового движения частиц, из которых состоит тело.

б)… его внутреннего строения.

в)… количества молекул, входящих в состав тела.

г) …потенциальной и кинетической энергий всех частиц тела.

4. Температуру тела повысили с 20 °С до 60 °С. Какая энергия и как изменилась при этом?

а) Кинетическая энергия частиц тела — одна из составляющих его внутренней энергии; повысилась.

б) Кинетическая энергия тела; повысилась.

в) Внутренняя энергия; уменьшилась.

г) Потенциальная энергия частиц тела — другая составляющая внутренней энергии; увеличилась.

5. Какими двумя способами можно изменить внутреннюю энергию тела?

а) Сообщив телу большую скорость.

б) Подняв тело на меньшую высоту.

в) Теплопередачей.

г) Совершением работы телом или над телом.

6. Температура одного тела —10 °С, другого —20 °С. Если привести их в прикосновение, то температура какого тела будет повышаться?

а) Первого. в) Теплопередача не произойдет.

б) Второго. г) Температуры обоих тел будут повышаться.

7. Что из названного обладает самой малой теплопроводностью?

а) Медь. в) Железо.

б) Пористый кирпич. г) Вакуум.

8. Внутренняя энергия при теплопроводности передается…

а) …в результате взаимодействия частиц и передачи при этом их кинети­ческой энергии от одних к другим.

б)… путем взаимодействия тел и изменения при этом их скорости.

в)… в результате перемещения нагретых частей тела к холодным.

9. По какой формуле рассчитывают количество теплоты, полученное на­греваемым телом или выделенное остывающим телом?

а) б) в) г)

10. В каких единицах измеряют удельную теплоемкость веществ?

а) б) в) г)

Часть В

(Задания части В оформляются как физические задачи)

1. Какое количество теплоты потребуется для нагревания 10 кг меди на 1 °С?

а) 40Дж.

б) 400Дж.

в) 4000Дж.

2. Ведро горячей воды, температура которой 100 °С, а масса 10 кг, остывает до комнатной температуры (20 °С). Какое количество теплоты вода от­дает окружающим телам и воздуху?

а) 3360кДж. б) 336кДж. в) 33,6кДж. г) 3360Дж.

Selina Solutions CONCISE Physics — решения ICSE класса 8 для главы 6 «Теплообмен»

Перейти к

• Иметь значение
• Физические величины и измерения
• Сила и давление
• Энергия
• Световая энергия
• Теплопередача
• Звук
• Электричество

Главная > Решения Selina, класс 8, физика > Глава 6 теплопередача

Упражнения в главе 6 теплопередача 8 класс

Целевые вопросы

Вопросы с короткими/длинными ответами

Вопросы в объективных вопросах

Q1) Напишите True или False для каждого утверждения

(а) В дождливый день испарение быстрое.

(b) Испарение происходит только с поверхности жидкости.

(в) В процессе испарения участвуют все молекулы жидкости.

(d) Температура жидкости повышается при кипении или испарении.

(e) В кипении участвуют все молекулы жидкости.

(f) Кипение – быстрое явление.

(g) Все твердые тела расширяются на одинаковую величину при нагревании до одинакового повышения температуры.

(з) Телефонные провода зимой натянуты между двумя столбами.

(i) Равные объемы различных жидкостей расширяются на разную величину при нагревании до одинакового повышения температуры.

(j) Твердые тела расширяются меньше всего, а газы больше всего при нагревании.

(k) Ртутный термометр использует свойство расширения жидкостей при нагревании.

(l) Керосиновые контракты на отопление.

Q2) Заполните поля

(а) Кипение происходит при _______.

(b) Испарение происходит при ______.

(c) Молекулы жидкости _____ тепла от окружающей среды при испарении.

(d) Теплота _____ во время кипения.

(e) Охлаждение производится в ______.

(f) Более длинный стержень расширяется ____, чем более короткий стержень при нагревании до той же температуры.

(g) Жидкости расширяются _____, чем твердые тела

(h) Газы расширяются _____, чем жидкости.

(i) Спирт расширяется _____, чем вода.

(j) Железо расширяется _____, чем медь.

Q3) Совпадение со следующим:

Столбец А	Колонка В
(a) Увеличение подачи воздуха	(i) Увеличение межмолекулярного разделения
(b) Повышение давления увеличивает	(ii) маятник часов
(с) Тепловое расширение	(iii) Кухонная утварь
(г) Инвар	(iv) температура кипения
(e) Стекло Pyrex	(в) испарение

Вопросы с короткими/длинными ответами Вопросы

Q1) Что такое материя? Из чего состоит.

Q2) Назовите три состояния материи и различайте их на основе их (i) объема и (ii) формы

Q3) Различают жидкое и парообразное (или газообразное) состояния вещества на основе следующих факторов

(а) Расположение молекул

(b) Межмолекулярное разделение

(c) Межмолекулярная сила и

(d) Кинетическая энергия молекул

Q4) Что такое испарение? Объясните это на основе молекулярного движения.

В5) Все ли молекулы жидкости участвуют в испарении? Если нет, поясните свой ответ.

Q6) При испарении к жидкости не подводится тепло. Как же тогда жидкость превращается в пар?

Q7) Прокомментируйте утверждение «испарение — это поверхностное явление».

Q8) Почему при испарении жидкости происходит охлаждение?

Q9) Приведите причины увеличения скорости испарения жидкости

(а) Когда воздух дует над жидкостью.

(b) При увеличении площади поверхности жидкости

(c) При повышении температуры жидкости.

Q10) Что такое кипение? Объясните это на основе молекулярного движения?

Q11) Почему при нагревании жидкости появляются пузырьки?

Q12) Как изменяется средняя кинетическая энергия молекул жидкости при кипении при ее температуре кипения?

Q13) Как используется тепловая энергия, подводимая к жидкости при кипении при фиксированной температуре?

Q14) Назовите два способа перехода жидкого состояния в парообразное и различайте их.

Q15) Что вы понимаете под тепловым расширением вещества?

Q16) Приведите два примера вещества, расширяющегося при нагревании.

Q17) Опишите эксперимент, демонстрирующий тепловое расширение твердых тел.

Q18) Укажите три фактора, от которых зависит линейное расширение металлического стержня при нагреве.

Q19) Два железных стержня — один длиной 10 м, другой — 5 м, нагреты до одинакового повышения температуры. Что расширится больше?

Q20) Два одинаковых медных стержня нагреты до разных температур — один на 5°С, а другой на 10°С. Какой стержень расширится больше?

Q21) Один стержень из меди и такой же стержень из железа нагреваются до одинакового повышения температуры. Какой стержень расширится больше? Дайте повод.

Q22) Два одинаковых стержня — один полый, а другой сплошной — нагреваются до одинакового повышения температуры. Что расширится больше?

Q23) В эксперименте с шаром и кольцом, если шар после нагрева оставить на некоторое время остывать на кольце, шар снова пройдет через кольцо. Объясните причину.

Q24) Объясните следующее:

(а) Телефонные провода рвутся зимой.

(b) Железные ободья нагревают перед их установкой на деревянные колеса.

(c) Между соседними рельсами на железнодорожном полотне остаются зазоры.

(d) Стеклянную пробку, застрявшую в горлышке бутылки, удаляют, поливая горлышко бутылки горячей водой.

(e) Цементный пол укладывается небольшими частями с промежутками между ними.

Q25) Почему один конец стальной балки моста держится на роликах, а не на опоре?

Q26) Металлическая пластина нагревается. Укажите три фактора, от которых будет зависеть увеличение его площади.

Q27) Кубический сплошной металлический блок нагревается. Как изменится его объем?

Q28) Опишите эксперимент, показывающий, что жидкости расширяются при нагревании.

Q29) Укажите одно применение теплового расширения жидкостей.

Q30) Опишите опыт, показывающий, что воздух расширяется при нагревании.

Q31) Пустая стеклянная бутылка снабжена узкой трубкой на горлышке. Открытый конец трубки держат в стакане с водой. Когда бутылка нагревается, пузырьки воздуха выходят в воду. Объясните причину.

Q32) Какое из следующих веществ будет больше расширяться при нагревании до одной и той же температуры: (а) твердое тело, (б) жидкость и (в) газ?

Q33) Опишите опыт, показывающий, что один и тот же объем различных жидкостей, нагретых до одинакового повышения температуры, расширяется на разную величину.

Q34) 100 мл каждой из следующих жидкостей нагревают с 10°C до 50°C. Что расширится больше: а) вода, б) бензол, в) спирт?

Q35) Вода нагревается от 0°C до 4°C. Будет ли он расширяться?

Q36) Что вы подразумеваете под аномальным поведением воды?

Q37) Как изменяется плотность вещества (твердого, жидкого и газообразного) при нагревании?

Q38) Нагревается железная шайба.

(а) Укажите влияние на его массу.

(b) Укажите влияние на его внутренний диаметр

(c) Укажите влияние на его внешний диаметр

(d) Укажите влияние на его плотность.

Фейсбук WhatsApp

Копировать ссылку

Было ли это полезно?

Главы в этой книге

Иметь значение

Физические величины и измерения

Сила и давление

Энергия

Световая энергия

Теплопередача

Звук

Электричество

Lido

Курсы

Быстрые ссылки

Условия и политика

Условия и политика

2022 © Quality Tutorials Pvt Ltd Все права защищены

12.

3 Второй закон термодинамики: энтропия — физика

Раздел Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Описывать энтропию
• Опишите второй закон термодинамики
• Решить задачи, связанные со вторым законом термодинамики

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим учащимся освоить следующие стандарты:

• (6) Научные концепции. Учащийся знает, что изменения происходят в физической системе, и применяет законы сохранения энергии и импульса. Ожидается, что студент:
  • (ГРАММ) анализировать и объяснять повседневные примеры, иллюстрирующие законы термодинамики, в том числе закон сохранения энергии и закон энтропии

Основные термины раздела

энтропия

второй закон термодинамики

Энтропия

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL][AL] Просмотр тепла и абсолютной температуры. Вспомните более ранние обсуждения эффективности двигателя. Оценить понимание учащимися эффективности.

Вспомним из введения к главе, что даже теоретически двигатели не могут быть на 100 процентов эффективными. Это явление объясняется вторым законом термодинамики, который опирается на понятие, известное как энтропия. Энтропия есть мера беспорядка системы. Энтропия также описывает, сколько энергии составляет , а не доступен для работы. Чем более неупорядочена система и выше ее энтропия, тем меньше энергии системы доступно для выполнения работы.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Значение энтропии трудно понять, так как это может показаться абстрактным понятием. Однако мы видим примеры энтропии в нашей повседневной жизни. Например, если автомобильная шина проколота, воздух рассеивается во всех направлениях. Когда вода из тарелки ставится на прилавок, она в конце концов испаряется, а отдельные молекулы расходятся в окружающем воздухе. Когда в комнату помещают горячий предмет, он быстро распространяет тепловую энергию во всех направлениях. Энтропию можно рассматривать как меру рассеивания энергии. Он измеряет, сколько энергии было рассеяно в процессе. Течение любой энергии всегда идет от высшего к низшему. Следовательно, энтропия всегда имеет тенденцию к увеличению.

Хотя для выполнения работы можно использовать все формы энергии, невозможно использовать всю доступную энергию для работы. Следовательно, не вся энергия, переносимая теплотой, может быть превращена в работу, а часть ее теряется в виде отработанной теплоты, т. е. теплоты, не идущей на совершение работы. Недоступность энергии важна в термодинамике; на самом деле поле возникло в результате усилий по преобразованию тепла в работу, как это делают двигатели.

Уравнение изменения энтропии ΔSΔS равно

ΔS=QT, ΔS=QT,

, где Q — теплота, передающая энергию в процессе, а T — абсолютная температура, при которой происходит процесс.

Q положителен для энергии, переданной в систему за счет тепла, и отрицателен для энергии, переданной из в систему за счет тепла. В системе СИ энтропия выражается в джоулях на кельвин (Дж/К). Если температура изменяется во время процесса, то обычно хорошим приближением (для небольших изменений температуры) является T , чтобы быть средней температурой, чтобы избежать сложной математики (исчисления).

Советы для успеха

Абсолютная температура – ​​это температура, измеренная в градусах Кельвина. Шкала Кельвина представляет собой абсолютную шкалу температуры, которая измеряется количеством градусов выше абсолютного нуля. Следовательно, все температуры положительны. Использование температуры из другой, неабсолютной шкалы, такой как градусы Фаренгейта или Цельсия, даст неверный ответ.

Второй закон термодинамики

Вы когда-нибудь играли в карточную игру 52 pickup? Если это так, то вы стали жертвой розыгрыша и в процессе получили ценный урок о природе Вселенной, описанной вторым законом термодинамики. В игре 52 pickup шутник бросает на пол целую колоду игральных карт, и вы можете их подобрать. В процессе сбора карт вы, возможно, заметили, что объем работы, необходимый для восстановления упорядоченного состояния карт в колоде, намного больше, чем объем работы, необходимый для подбрасывания карт и создания беспорядка.

Второй закон термодинамики утверждает, что полная энтропия системы либо увеличивается, либо остается постоянной при любом самопроизвольном процессе; она никогда не уменьшается. Важным следствием этого закона является то, что тепло самопроизвольно переносит энергию от объектов с более высокой температурой к объектам с более низкой температурой, но никогда самопроизвольно в обратном направлении. Это связано с тем, что энтропия увеличивается при передаче тепла от горячего к холодному (рис. 12.9). Поскольку изменение энтропии равно Q / T наблюдается большее изменение ΔSΔS при более низких температурах (меньшее T ). Следовательно, уменьшение энтропии горячего (более крупного T ) объекта меньше, чем увеличение энтропии холодного (меньшего T ) объекта, что приводит к общему увеличению энтропии для системы.

Рисунок 12,9 Лед в этом напитке медленно тает. В конце концов компоненты жидкости достигнут теплового равновесия, как и предсказывает второй закон термодинамики, то есть после того, как тепло передаст энергию от более теплой жидкости к более холодному льду. (Джон Салливан, PDPhoto.org)

Другой способ думать об этом состоит в том, что ни один процесс не может иметь своим единственным результатом передачу тепла от более холодного объекта к более горячему. Тепло не может самопроизвольно передавать энергию от более холодного к более горячему, потому что энтропия всей системы уменьшилась бы.

Предположим, мы смешиваем равные массы воды, которые изначально имеют две разные температуры, скажем, 20,0 °C20,0 °C. и 40,0°С40,0°С. В результате получится вода с промежуточной температурой 30,0 °C30,0 °C. Результатом стали три результата: энтропия увеличилась, часть энергии стала недоступна для выполнения работы, а система стала менее упорядоченной. Давайте подумаем о каждом из этих результатов.

Во-первых, почему увеличилась энтропия? Смешивание двух водоемов имеет тот же эффект, что и передача тепла от вещества с более высокой температурой к веществу с более низкой температурой. Смешивание уменьшает энтропию более горячей воды, но увеличивает энтропию более холодной воды на большую величину, вызывая общее увеличение энтропии.

Во-вторых, как только две массы воды смешаны, больше не остается разницы температур, необходимой для передачи энергии посредством тепла и, следовательно, для совершения работы. Энергия все еще в воде, но теперь ее недоступен для работы.

В-третьих, смесь менее упорядочена или, говоря другим языком, менее структурирована. Вместо того чтобы иметь две массы при разных температурах и с разным распределением молекулярных скоростей, мы теперь имеем единую массу с широким распределением молекулярных скоростей, среднее значение которых дает промежуточную температуру.

Эти три результата — энтропия, недоступность энергии и беспорядок — не только связаны, но фактически эквивалентны. Теплопередача энергии от горячего к холодному связана с тенденцией природы к неупорядоченности систем и уменьшению количества энергии, доступной для использования в качестве работы.

На основании этого закона, что не может произойти? Холодный объект, соприкасаясь с горячим, никогда самопроизвольно не передает энергию в виде тепла горячему объекту, становясь холоднее, в то время как горячий объект становится горячее. Точно так же горячий неподвижный автомобиль никогда не остывает самопроизвольно и не трогается с места.

Другим примером является расширение газовой струи, введенной в один из углов вакуумной камеры. Газ расширяется, заполняя камеру, но никогда не собирается сам по себе в углу. Беспорядочное движение молекул газа могло бы привести их всех обратно в угол, но этого никогда не происходит (рис. 12.10).

Рисунок 12.10 Примеры односторонних процессов в природе. а) Теплопередача происходит самопроизвольно от горячего к холодному, но не от холодного к горячему. (b) Тормоза этого автомобиля преобразуют его кинетическую энергию в увеличение своей внутренней энергии (температуры), а тепло передает эту энергию окружающей среде. Обратный процесс невозможен. (c) Выброс газа, выпущенного в эту вакуумную камеру, быстро расширяется, чтобы равномерно заполнить все части камеры. Беспорядочные движения молекул газа не дадут им вообще вернуться в угол.

Мы объяснили, что тепло никогда не передает энергию спонтанно от более холодного объекта к более горячему. Ключевое слово здесь спонтанно . Если мы совершаем работу над системой, то возможна передача энергии посредством тепла от более холодного объекта к более . Мы узнаем об этом больше в следующем разделе, посвященном холодильникам как одному из приложений законов термодинамики.

Иногда люди неправильно понимают второй закон термодинамики, полагая, что согласно этому закону энтропия не может уменьшаться в каком-либо конкретном месте. Но на самом деле возможно для энтропии одной части Вселенной уменьшаться, пока общее изменение энтропии Вселенной увеличивается. В форме уравнения мы можем записать это как

ΔStot=ΔSsyst+ΔSenvir>0.ΔStot=ΔSsyst+ΔSenvir>0.

Исходя из этого уравнения, мы видим, что ΔSsystΔSsyst может быть отрицательным до тех пор, пока ΔSenvir ΔSenvir положительно и больше по величине.

Как возможно уменьшение энтропии системы? Необходима передача энергии. Если вы подберете разбросанные по комнате шарики и положите их в чашку, ваша работа уменьшит энтропию этой системы. Если вы добудете железную руду из земли, превратите ее в сталь и построите мост, ваша работа уменьшит энтропию этой системы. Энергия, исходящая от солнца, может уменьшить энтропию локальных систем на Земле, то есть ΔSsystΔSsyst отрицательно. Но общая энтропия остальной части Вселенной увеличивается на большую величину, то есть ΔSenvir ΔSenvir положительна и больше по величине. В случае с железной рудой, хотя вы сделали систему моста и стали более структурированной, вы сделали это за счет вселенной. В целом энтропия вселенной увеличивается из-за беспорядка, создаваемого выкапыванием руды и превращением ее в сталь. Следовательно,

ΔStot=ΔSsyst+ΔSenvir>0, ΔStot=ΔSsyst+ΔSenvir>0,

12,14

и второй закон термодинамики , а не нарушается.

Каждый раз, когда растение накапливает некоторую солнечную энергию в виде химической потенциальной энергии, или восходящий поток теплого воздуха поднимает парящую птицу, Земля испытывает локальное уменьшение энтропии, поскольку она использует часть энергии, передаваемой от Солнца в дальний космос, чтобы Работа. В результате этой массивной передачи энергии происходит большое общее увеличение энтропии. Небольшая часть этой передачи энергии с помощью тепла хранится в структурированных системах на Земле, что приводит к гораздо меньшему локальному уменьшению энтропии.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[AL] Спросите учащихся, что произошло бы, если бы второй закон термодинамики не был верен. Что, если бы направление потока энергии нельзя было предсказать? Сможет ли жизнь на Земле функционировать?

Решение задач, связанных со вторым законом термодинамики

Энтропия связана не только с недоступностью энергии для выполнения работы; это также мера беспорядка. Например, в случае таяния глыбы льда высокоструктурированная и упорядоченная система молекул воды превращается в беспорядочную жидкость, в которой молекулы не имеют фиксированных положений (рис. 12.11). В этом процессе происходит значительное увеличение энтропии, как мы увидим в следующем рабочем примере.

Рисунок 12.11 Эти льдины тают во время арктического лета. Некоторые из них замерзают зимой, но второй закон термодинамики предсказывает, что молекулы воды, содержащиеся в этих конкретных льдинах, крайне маловероятно, чтобы преобразоваться в характерную аллигатороподобную форму, которой они обладали, когда эта фотография была сделана летом 2008 года. 2009 г. (Патрик Келли, Береговая охрана США, Геологическая служба США)

Рабочий пример

Энтропия, связанная с беспорядком

Найдите прирост энтропии 1,00 кг льда, который первоначально находился при температуре 0 °C0 °C. и плавится с образованием воды при 0 °C0 °C.

Стратегия

Изменение энтропии можно рассчитать по определению ΔSΔS, как только мы найдем энергию Q , необходимую для таяния льда.

Решение

Изменение энтропии определяется как

ΔS=QT. ΔS=QT.

12,15

Здесь Q — теплота, необходимая для плавления 1,00 кг льда, равная

Q=mLf,Q=mLf,

12,16

где m — масса, а LfLf — скрытая теплота плавления. Lf=334 кДж/кг Lf=334 кДж/кг для воды, поэтому

Q=(1,00 кг)(334 кДж/кг)=3,34×105 Дж. Q=(1,00 кг)(334 кДж/кг)=3,34×105 Дж .

12,17

Поскольку Q — это количество энергии, которую тепло добавляет льду, его значение положительно, а T — это температура плавления льда, T = 273 KT = 273 K Таким образом, изменение энтропии равно

ΔS=QT=3,34×105J273 K=1,22×103J/K. ΔS=QT=3,34×105J273K=1,22×103J/K.

12.18

Обсуждение

Рисунок 12.12 Когда лед тает, он становится более неупорядоченным и менее структурированным. систематическое расположение молекул в кристаллической структуре сменяется более случайное и менее упорядоченное движение молекул без фиксированного местоположения или ориентации. Его энтропия увеличивается, потому что в него происходит передача тепла. Энтропия – это мера расстройство.

Изменение энтропии положительно, так как тепло передает энергию 9\circ \text{C}, каково изменение энтропии?

1. 0,105\,\текст{Дж/К}

2. 2,5\,\текст{Дж/К}9,50\,\текст{Дж/К}

3. 0,45\,\текст{Дж/К}

4. 9,50\,\text{Дж/К}

9{8}\,\text{J/K}

Проверьте свое понимание

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Используйте эти вопросы, чтобы оценить достижение учащимися учебных целей раздела. Если учащиеся борются с определенной целью, эти вопросы помогут определить, какая именно, и направить учащихся к соответствующему содержанию.

13.

Что такое энтропия?

1. Энтропия — это мера потенциальной энергии системы.
2. Энтропия — это мера чистой работы, выполняемой системой.
3. Энтропия — это мера беспорядка системы.
4. Энтропия является мерой теплопередачи энергии в систему.

14.

Какие виды энергии можно использовать для выполнения работы?

1. Только работа способна делать работу.
2. Только теплота может совершать работу.
3. Только внутренняя энергия способна совершать работу.
4. Теплота, работа и внутренняя энергия способны совершать работу.

15.

Как формулируется второй закон термодинамики?

1. Все самопроизвольные процессы приводят к уменьшению полной энтропии системы.

2. Все самопроизвольные процессы приводят к увеличению полной энтропии системы.

3. Все самопроизвольные процессы приводят к пониженной или постоянной полной энтропии системы.

4. Все самопроизвольные процессы приводят к повышенной или постоянной полной энтропии системы.

16.

Что обычно происходит с энтропией всей системы при передаче тепла от высокой температуры к низкой?

1. Уменьшается.
2. Должно оставаться постоянным.
3. Энтропия системы не может быть предсказана без конкретных значений температуры.