Γιατί ο ζεστός καφές κρυώνει πιο γρήγορα όταν θερμαίνεται σε υψηλότερη θερμοκρασία

 

Η αντίληψη ότι ο ζεστός καφές κρυώνει πιο γρήγορα όταν θερμαίνεται σε υψηλότερη θερμοκρασία μπορεί να εξηγηθεί από διάφορους παράγοντες που σχετίζονται με τη μεταφορά θερμότητας και τη θερμοδυναμική:

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΘΕΡΜΙΚΈΣ ΜΗΧΑΝΈΣ

1. Ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστή;

α) Κάθε θερμική μηχανή λειτουργεί ανάμεσα σε δύο θερμοκρασίες. β) Ο συντελεστής απόδοσης μιας θερμικής μηχανής είναι το πηλίκο της ωφέλιμης ενέργειας που παράγει η μηχανή προς την ενέργεια που αποβάλλεται. γ) Εάν ήταν δυνατό να εξαλειφθούν οι τριβές ο συντελεστής απόδοσης των θερμικών μηχανών θα ήταν ίσος με τη μονάδα. δ) Η απόδοση των θερμικών μηχανών κυμαίνεται συνήθως ανάμεσα στο 70% - 80%. [Απ : α) ]

2.  Οι παρακάτω προτάσεις αναφέρονται στο δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο. Ποιες ναι οι σωστές;

α) Δεν υπάρχουν περιορισμοί στη μετατροπή της ενέργειας από τη μια μορφή στην άλλη.

β) Η θερμότητα ποτέ δεν μετασχηματίζεται πλήρως σε μηχανική ενέργεια.

γ) Κατά την ισόθερμη εκτόνωση, όλο το ποσό θερμότητας που απορροφά το αέ ριο μετατρέπεται σε έργο. Η μεταβολή αυτή αποτελεί μια εξαίρεση στο δεύτε ρο θερμοδυναμικό νόμο.

δ) Με τη σημερινή τεχνολογία δεν έχει επιτευχθεί η πλήρης μετατροπή της θερ μότητας σε μηχανικό έργο. Ελπίζουμε ότι στο μέλλον θα το κατορθώσουμε.

ε) Ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος αποκλείει την ύπαρξη μιας θερμικής μηχα νής που έχει συντελεστή απόδοσης ίσο με 1.

στ)Το ψυγείο μεταφέρει θερμότητα από τα ψυχρά σώματα προς τα θερμότερα.

ζ) Η θερμότητα μεταφέρεται πάντα προς τα θερμότερα από τα ψυχρότερα σώ ματα. Για το αντίστροφο απαιτείται δαπάνη ενέργειας.

     [Απ : ε), στ), ζ) ]

3. Λέμε ότι κατά τη λειτουργία μιας θερμικής μηχανής το ωφέλιμο έργο είναι πάντα μικρότερο από την ενέργεια που δαπανάται για τη λειτουργία της (θερμότητα). Μήπως αυτό παραβιάζει την αρχή διατήρησης της ενέργειας; Αιτιολογήστε την απάντηση σας.                      

[ΑΠ.: Όχι, ένα μέρος της θερμότητας που δαπανάται απορρίπτεται στο ψυχροδοχείο]

4. Η θάλασσα έχει τεράστια ποσά εσωτερικής ενέργειας, θα μπορούσαμε να χρησι μοποιήσουμε αυτή την ενέργεια για την κίνηση των πλοίων; (Δικαιολογήστε την

απάντηση σας).

[Απ.: Όχι, διότι δεν υπάρχει κατάλληλο ψυχροδοχείο]

5. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις που αφορούν στη μηχανή Carnot είναι σω στές;

α) Η μηχανή που επινόησε και συναρμολόγησε ο Carnot φέρει σήμερα το όνομα του.

β) Ο κύκλος του Carnot έχει τη μεγαλύτερη απόδοση γιατί μετατρέπει εξ ολοκλή ρου τη θερμότητα σε ωφέλιμο έργο.

δ) Η απόδοση της μηχανής Carnot εξαρτάται μόνο από τις θερμοκρασίες των δε ξαμενών υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας.

ε) Όταν μικραίνει ο λόγος της θερμοκρασίας της ψυχρής δεξαμενής προς τη θερ μοκρασία της θερμής, σε μια μηχανή Carnot, ο συντελεστής απόδοσης της με γαλώνει.

[Απ.: δ), ε)]

6. Η απόδοση μιας θερμικής μηχανής, δεν μπορεί να είναι............................. από την απόδοση μιας μηχανής Carnot που λειτουργεί ανάμεσα στις ίδιες θερμοκρασίες. Ο συντελεστής απόδοσης μιας μηχανής Carnot είναι......................  

[Απ : μεγαλύτερη, α = 1 –Τ2/Τ1] 

7. Ποια ή ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και γιατί;

α) Κατά την ισόθερμη εκτόνωση ενός αερίου παραβιάζεται το δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα, αφού όλη η θερμότητα που προσφέρεται στο αέριο αποδίδεται ως έργο W. 

β) Μια κινητική μηχανή Carnot έχει απόδοση μεγαλύτερη από οποιαδήποτε άλλη θερμική μηχανή. 

γ) Αν μια θερμική μηχανή που λειτουργεί αντιστρεπτά μετατρέποντας θερμική ενέργεια σε ωφέλιμη ενέργεια W, λειτουργήσει αντίστροφα θα μετατρέπει ωφέλιμη ενέργεια W σε θερμότητα Q με μεγαλύτερο όμως ρυθμό. 

δ) Η απόδοση της μηχανής Carnot είναι πάντα μικρότερη της μονάδας, επειδή δεν είναι δυνατόν να πετύχουμε θερμοκρασία Τ2 = 0. 

[ Aπ : β), δ) ]

8. Μια μηχανή Carnot λειτουργεί μεταξύ των θερμοκρασιών Τ1 και Τ2. Η απόδοση της μηχανής αυξάνεται περισσότερο αν :

α) Αυξήσουμε την χαμηλή θερμοκρασία κατά ΔΤ. β) Αυξήσουμε την υψηλή θερμοκρασία κατά ΔΤ. γ) Ελαττώσουμε την υψηλή θερμοκρασία κατά ΔΤ. δ) Ελαττώσουμε τη χαμηλή θερμοκρασία κατά ΔΤ. [ Aπ.: β) ]

9. Θερμική μηχανή Carnot χρησιμοποιεί ιδανικό αέριο. Ποια από τις παρακάτω δια δικασίες θα επιλέγατε, ώστε να αυξηθεί περισσότερο η απόδοση της μηχανής;

α) Να αυξήσετε κατά 40 Κ την θερμοκρασία της θερμής δεξαμενής. β) Να ελαττώσετε κατά 40 Κ την θερμοκρασία της ψυχρής δεξαμενής. γ) Να αυξήσετε την θερμοκρασία της θερμής δεξαμενής κατά 20 Κ και ταυτόχρο να να ελαττώσετε την θερμοκρασία της ψυχρής δεξαμενής κατά 20 Κ.

                [Απ.: α)]

10. Σύμφωνα με το 1° θερμοδυναμικό αξίωμα σε κυκλική μεταβολή ισχύει Q = W. Αυτό έρχεται σε αντίφαση με το 2° θερμοδυναμικό αξίωμα, που λέει ότι δεν υπάρ χει κυκλική διεργασία, στην οποία η προσφερόμενη στο σύστημα θερμότητα να μετατρέπεται 100% σε έργο;

[Απ.: Όχι, διότι το Q στην περίπτωση αυτή είναι μόνο το μέρος εκείνο της θερμότητας που μετατράπηκε σε έργο. Η θερμότητα όμως που πήρε το αέριο από το θερμοδοχείο είναι μεγαλύτερη από την Q]

11. Η θερμοκρασία της ψυχρής δεξαμενής μιας μηχανής Carnot είναι 20 °C. Ο συ ντελεστής απόδοσης αυτής της μηχανής είναι α = 0,5. Η θερμοκρασία της θερμής δεξαμενής της μηχανής είναι:

α) 40 °C, β) 80 °C γ) 313 °C δ) 586 °C

[Απ.: [γ)]

12.  Ισχυρίζεται κάποιος μηχανικός ότι σχεδίασε θερμική μηχανή που λειτουργεί με ταξύ των θερμοκρασιών 300 Κ και 600 Κ, με απόδοση 60%. Τι λέτε;

[Απ.: Ο ισχυρισμός του είναι λανθασμένος]

13. Δύο μηχανές Carnot Α, Β έχουν ψυχρές δεξαμενές ίδιας θερμοκρασίας, ενώ η θερμή δεξαμενή της Α έχει ψηλότερη θερμοκρασία από την θερμή δεξαμενή της Β. Το αέριο κάθε μηχανής απορροφά, ανά κύκλο, το ίδιο ποσό θερμότητας από την αντίστοιχη θερμή δεξαμενή. Ποια από τις δύο μηχανές παράγει περισσότερο έργο ανά κύκλο;

[Απ.: η Α]

14. Σε μια πυρηνική αντίδραση επιτυγχάνεται θερμοκρασία Τ1 = ΙΟ10 Κ. Ποια νομί ζετε ότι θα ήταν η απόδοση μιας μηχανής Carnot η οποία θα έπαιρνε θερμότητα από μια τέτοια πυρηνική αντίδραση και θα απέβαλλε την αχρησιμοποίητη θερμό τητα σε δεξαμενή Τ2 = 300 Κ;

[Απ.: περίπου 100%]

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΡΓΟ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

 

 

 

New Big brain‘s team

 

Πλήρης Φροντιστηριακή Υποστήριξη για μαθητές/.τριες  και Φοιτητές /τριες

Αν χρειάζεσαι βοήθεια για την λύση των ασκήσεων ή έχεις οποιαδήποτε απορία πάτησε εδώ

 

Μην ξεχνάς ότι η μάθηση είναι θέμα κατανόησης και όχι παπαγαλίας !!!

 

Για περισσότερες πληροφορίες  εδώ

Αν θέλεις να  βλέπεις καθημερινά νέα άρθρα μπορείς να το κάνεις ακολουθώντας μας στο Facebook,  ή επισκέψου την ομάδα υποστήριξης μαθημάτων  στο Facebookκαι Instagram

Θεωρία στο 1ο Θερμοδυναμικό αξίωμα φυσική β λυκείου προσανατολισμού

 

Σημειώσεις θεωρίας με παραδείγματα  στον Πρώτο Θεερμοδυναμικό Νόμο.

1ο Θερμοδυναμικό Αξίωμα φυσική β λυκείου προσανατολισμού

 Το αρχείο με θεωρία και παραδείγματα βρίσκεται εδώ

Γιατί το σπίτι είναι καθημερινά ακατάστατο αφού κάθε μέρα συγυρίζω !!!

Όσο και να σας φαίνεται υπερβολικός ο τίτλος της ανάρτησης θα δείτε ότι έχει άμεση σχέση με το κομμάτι της φυσικής "Θερμοδυναμική" και συγκεκριμένα με την έννοια της εντροπίας.

Από την άλλη ο γνωστός νόμος του Murphy λέει: « ότι μπορεί να πάει στραβά, θα πάει».

Η απαισιόδοξη έκφραση αυτού του νόμου αναφέρεται στην ενοχλητική τάση της ζωής να γίνεται περίπλοκη, να ξεπηδούν από μόνα τους προβλήματα ενώ οι λύσεις απαιτούν προσοχή, προσπάθεια και ενέργεια. Οι καταστάσεις στη ζωή μας, δεν διεκπεραιώνονται από μόνες τους,  εξελίσσονται πιο σύνθετες και περίπλοκες, αποσυντίθενται και αποδιοργανώνονται, δεν παραμένουν  απλές και δομημένες.

ΕΝΤΡΟΠΙΑ: ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΣ ΖΩΗΣ Ή ΦΟΝΙΑΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

Η  Εντροπία, είναι μία έννοια που πιθανόν να έχετε διδαχθεί στο μάθημα της Φυσικής όταν  είστε μαθητές. Η κατανόηση της έννοιας της Εντροπίας είναι αρκετά δύσκολη και ως εκ τούτου είναι επίσης πολύ δύσκολο να εξηγήσει κάποιος την φυσική της σημασία. Σαν έννοια  και σαν ένα μέγεθος της Φυσικής έχει κατηγορηθεί ότι θα προκαλέσει τον θάνατο του Συμπαν τος, αλλά και έχει υμνηθει σαν δημιουργός της ζωής. Στο άρθρο αυτό θα αναφέρουμε πως  ορίζεται η Εντροπία στην Φυσική, με πάρα πολύ απλό τρόπο (χωρίς όμως να ξεφύγουμε πολύ από τον επιστημονικό ορισμό της) και μετά θα εξετάσουμε πιθανές προεκτάσεις της έννοιας 

αυτής στην ζωή, την φιλοσοφία και στον εσωτερικό ανθρώπινο κόσμο γενικότερα.

Συνέχεια

Πηγή:

https://pmfysikos.wordpress.com/2013/03/25/%CE%B5%CE%BD%CF%84%CF%81%CE%BF%CF%80%CE%B9%CE%B1-%CF%86%CE%BF%CE%BD%CE%B9%CE%B1%CF%83-%CF%84%CE%BF%CF%85-%CF%83%CF%85%CE%BC%CF%80%CE%B1%CE%BD%CF%84%CE%BF%CF%83-%CE%AE-%CE%B4%CE%B7%CE%BC%CE%B9%CE%BF/