تبلیغات
از انتظار تا فرج - فیزیک 3 و آزمایشگاه فصل اول رشته ریاضی
 

 

فرآیند ها ی ترمو دینا میكی 

adio.gif

 

تحولاتی كه باعث می شوند مشخصه یا مشخصات ترمودینا میكی یك دستگاه از یك حالت به حالت جدید تغییر یابد ، فرآیند ترمو دینا میكی نا میده می شوند .
مثال :

آب درون زود پز با حرارت دیدن از دمای 20 در جه به 80 در جه می رسد . در این جا می توان بنا به تظر خود می توان یكی از سه حالت زیر را در نظر گرفت :

آب

زود پز

آب و زود پز با هم

نكته :چون در ترمودینا میك بیشتر سیالات (مایعات وگازها ) مورد بحث قرار می گیرند ؛ پس ما هم در این جا آب را بعنوان دستگاه در نظر می گیریم .

همانطور كه میدانید ، هر سیال در هر لحظه سه مشخصه وابسته به هم دارد :

دما (T)، فشار ( P) ، و حجم (V) . این سه ، حالت سیال را تعیین می كنند .

با توجه به شكل می بینیم كه :

در اثر عبور از فرایند های ترمودینا میكی (در اینجا حرارت دیدن )حالت سیال تغییر می یا بد .

رابطه بین V,P,T را معاد له حالت گویند:

PV=nRT

كه در آن :

n= تعداد مول و R= ثابت گاز

 

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




فرآیند های آرمانی یا شبه تعادلی :

اگر شعله اجاق گاز رابسیا ر كم كرده و زودپز را درارتفاعی دور نسبت به شعله قرار دهیم ، بطوریكه آب درون زودپز در هر لحظه درتمام نقاط مختلف زود پز تنها یك دمای خاص را نشان دهد ، انگاه می گویند كه این دستگاه (آب) در حال گذر از یك فرایند آرمانی یا شبه تعادلی است .

كاردرفرایند های ترمودینامیكی :

همانگونه كه میدانید كار عبارتست از نیرو در تغییر مكان .

در ترمودینامیك نیز كار دقیقا به همین معنا است ؛ با این تفاوت كه منشا ایجاد نیرو سیال است .

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

برای توضیح و فر مول بندی كار انجام شده به شكل زیر)سمت چپ) توجه كنید :

حالت (a) :

در این حا لت هیچ نیرویی به دسته وارد نمی شود .

حالت گذر از (a) به (b) :

فرض كنید به دسته نیرو وارد شده و به تدریج افزایش می یابد ؛ بطوریكه این افزایش كاملا كند بوده و شرایط آرمانی برای گاز درون محفظه برقرار می گردد. در این حالت چون پیستون تغییر مكان می یابد ، لذا كار انجام می پذیرد.

W=∑W’

چون نیرو بصورت تد ریجی افزایش می یابد لذا فرض كر ده ایم كه :

W' كار حاصل از نیرویی باشد كه باعث آن جزء از كار می باشد . یعنی :

كه در آن :

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

Δx =تغییر مكان

چون نیرو و تغییر مكان هم جهت هستند پس ‘w مثبت است ، در نتیجه W مثبت خواهد بود . نتیجه (1)

برای ساده گی فرض كنید كه فرایند انجام كار ما تحت حالت فشار ثابت اتفاق می افتد(یعنی ما در طول فرآیند سعی كرده ایم كه با خارج كردن حرارت از سیستم مانع از افزایش فشار شویم . بدین ترتیب فشار زیر پیستون ثابت بوده و نیرویی كه صرف تراكم گاز می شود نیز ثابت باقی می ماند) در این حالت اگر بخواهیم معادله كار را برحسب پارامترهای مستقل یعنی بر حسب x و P بنویسیم ،

 

خواهیم داشت :

W=P.A.Dx

بنا به تعریف داریم : Dx=x2 – x1

پس حاصل A(x2-x1) می شود : V2-V1 كه می توانیم آنرا DV بنامیم .

با توجه به شكل می بینیم كه : V21 است ، لذا حاصل V2-V1 مقداری منفی خواهد بود(كه گویای حالت تراكم است ). از سویی دیگر ، چون كا ر انجام شده طبق نتیجه گیری (1) مثبت است لذا : برای آنكه طرفین معادله : W=P.A.Dx هم ارز باقی بماند ، باید به سمت راست این معادله یك منفی (-) اضافه نماییم .بنا بر این خواهیم داشت :

 (1) W= - pDV

قانون :

اگر كار محیط بر روی دستگاه بصورت تراكم ظاهر شود این كا ر مثبت است .( یعنی دستگاه كار میگیرد)

اگر كار محیط بر روی دستگاه بصورت انبساط ظاهر شود این كا ر منفی است .( یعنی دستگاه به محیط كار میدهد)

 

با توجه به تعریف انتگرال ورابطه (1) داریم :

همانگونه كه ملاحظه می كنید حاصل انتگرال سطح زیر منحنی است.

 

انواع فرآیند های تر مودینامیكی :

                                                          

1- -فرآیند حجم ثابت :

در این فرآیند حجم ثابت مانده لیكن فشار و دما تغییر می یا بد.

ظرفیت گرمایی در حجم ثابتCv:
میزان گرمایی است كه واحد جرم سیال در حالت حجم ثابت می گیرد ، تا دمای آن یك درجه سانتی گراد افزایش یابد .

ظرفیت گرمایی مولی در حجم ثابت :

كه در آن n تعداد مول در واحد جرم است

 

 

 

2- فرآیند فشار  ثابت (هم فشار ):

در این فرایند، فشا ر ثابت و دو كمیت دیگر متغیر هستند .

W=-P(V2-V1)

چون V21 است لذا داریم :

W=P(V1-V2)

لذا كار مثبت است .

از مثبت بودن كا ر این نتیجه حاصل می شود كه محیط بر روی سیستم كار انجام میدهد .

ظرفیت گر مایی در فشار ثابت :( CP )

مفدار گر مایی است كه واحد جرم جسم در فشار ثابت در یافت می كند تا دمای آن یك درجه سلسیوس  بالا برود .

ظرفیت گرمایی مولی در فشار ثابت :

n= تعدادمول

 

3- فرآیند دما ثابت (همد ما):

در این حالت دما در حین فرآیند ثابت مانده ودو متغییر فشار و حجم تغییر می كنند .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4- فرآیند بی دررو(آدیاباتیك):

در این فرایند هر سه مشخصه V,p,T ممكن است تغییر كنند ، ولی هیچگونه تبادل حرارتی ای با محیط انجام نمی شود.یعنی :Q=0

 

نكته : تفاوت فرایند بی دررو با فرایند همدما در میزان كار انجام شده است .

در فرایند بی دررو كار كمتری نسبت به فرآیند همدما برای رسیدن به یك فشار مورد نظر، نیاز است .

دلیل :

وقتی كه گرما نتواند از سیستم خارج شود به كار تبدیل می شود .

مثال :

شكل محفظه پیستون فرآیند همدما را در نظر بگیرید . چون در حین تركم یعنی رفتن از حالت V1 به V2 گرما از سیستم خارج نمی شود . لذا گاز سریعتر به فشار P2 می رسد . در نتیجه ما قبل از رسیدن به V2 یعنی در ‘V به فشار P2 دست خواهیم یافت .

برای مقایسه به شكل روبرو توجه كنید .

 

5- قانون تبادلی بین كار و گرما :

مجموع كار و گرما برای هر مسیر دلخواه بین دو نقطه برای گا ز ایده آل همواره برابر است .

W1+Q1=W2+Q2=W3+Q3=W4+Q4

 

 

 

انرژی درونی :

به مجموع انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی یك دستگاه انرژی درونی گویند و با U نمایش می دهند .

هما نگونه كه میدانید گاز ایده آل ، گازی است كه در چگالی بقدر كافی كم ، نیروهای بین ملكولی و انرژی وابسته به آن قابل صرف نظر كردن است .در نتیجه اگر رابطه زیر را برای گازتك اتمی با n مول در نظر بگیریم :

كه در آن :

N= تعداد ذرات تشكیل دهنده گاز

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

T = دما بر حسب كلوین

می بینیم كه انرژی درونی تنها وتنها تابع دما است .در نتیجه برای تمام گازهای كامل صادق می باشد

قانون اول ترمو دینامیك :

بخشی از گرمایی كه به گاز داده می شود سبب افزایش انرژی داخلی آن شده و بخشی دیگر به كار تبدیل می شود .یعنی :q=Δu+w . اگر گرما در فرآیند حجم ثابت به دستگا ه داده شود ، فقط سبب افزایش انرژی داخلی آن می شود .یعنی :du=Cvdt و اگر در حالت دما ثابت به دستگاه داده شود ، فقط به كار تبدیل می شود . Du = 0 .

نكته : اگر به سیستم كار داده شود آنگاه ای معا دله بصورت زیر در می اید:

ΔU=Q+W

توجه : همواره فرض ما بر آنستكه كار به سیستم داده می شود .

نكته :رابطه بین CMV و CMp برابر است با : CMp-CMv=R

تفسیر :

برای گازها ی ایده آل همواره بین ظرفیت گرمایی ویژه در حالت فشار ثابت و حجم ثابت اختلافی به اندازه R=8.314 j/mol.k است كه این مقدار صرف گرم كردن گاز جهت انبساط می شود .

مثال :

بر روی 0.2 مول از یك گاز كامل تك اتمی فرآیند های آ رمانی هم حجم ( حجم ثابت) و هم فشار مطابق شكل زیر انجام می شود . مطلوبست :

الف) كار انجام شده بر روی گاز در این چرخه

ب) گر مایی كه گاز در یافت می كند

ج) مجموع كار و گر ما در این چرخه

جواب :

ابتدا جواب قسمت (ج) را می دهیم :

چون این چرخه یك چرخه بسته است لذا با فرض اینكه هیچ گونه تبادل حرارتی با خارج نداریم ، لذا مجموع كار وگرما ، یعنی تغییر انرژی داخلی برابر صفر است .

1) مسیر A__B :

تحلیل فرآیند : فرآیند هم فشار با فشار معلوم p=3*105pa

تغییر حجم از V=2lit به V=4lit بصورت انبساطی

طبق قانون اول ترمو دینا میك :

ΔUAB=QAB+WAB

QAB =nCMp . (TB-TA)

WAB=-P(N/mm2) .[(V2-V1)(m3)]=(-3*105[(4-2)*10-3)]=-6*102 j/mol

2) مسیر B___C :

تحلیل فرآیند: فرآیند حجم ثابت با مقدار حجم V=4 lit و تغییر فشار از 3*105pa به 1.2*105pa

طبق قانون اول ترمو دینامیك :

ΔUBC= QBC+WBC

QBC =nCMV(Tc-TB)

WBc= 0

3) مسیر C___D :

تحلیل فرایند : فرآیند هم فشار با فشار معلوم P=1.2*105pa و تغییر حجم از V=4lit به V=2lit .

طبق قانون اول ترمو دینامیك :

ΔUcd=Qcd+Wcd

Qcd =nCMp . (TD-Tc)

Wcd=-P(N/m2)[V2-V1](m3)]=-1.2*105*[(2-4)*10-3]=2.4*102j

مسیر D___A :

تحلیل فرآیند: فرآیند حجم ثابت با مقدار معلوم V=2lit و تغییر فشار از1.2*105pa به 3*105pa

ΔUDA= QDA+WDA

QDA =nCMV(TA-TD)

WDA= 0   چون تغییر حجم نداریم.

با توجه به اینكه چرخه ما یك چرخه بسته است؛ یعنی از نقطه A شروع كر دیم و به نقطه A باز گشته ایم . لذا تغییر انرژی داخلی در كل فرآیند با در نظر گر فتن آدیا با تیك بودن سیستم ، برابر صفر است . لذا داریم :

راه حل اول :

ΔUAB+ ΔUBc+ ΔUcD+ ΔUDA=0

QAB+WAB+ QBC+WBC+ Qcd+Wcd+ QDA+WDA=0

QAB+ QBC+ Qcd+ QDA+ WAB+ WBC+ Wcd+ WDA=0

QTotal+WTotal=0è QTotal=- WTotal è QTotal=-[(-6*102)+(2.4*102)]=360j

منظور از زیر نویس total همان <کل > است.

راه حل دوم :

ابتدا دمای نقاط A,B,C,D را بدست می آوریم :

TA=? PV=nRT èTA= (PA.VA)/nR=[(3*105*2*10-3)/(0.2*8.314)]=3600k

TB=[(3*105*4*10-3)/(0.2*8.314)]=7210k

Tc=[(1.2*105*4*10-3)/(0.2*8.314)]=2880k

TD =[(1.2*105*2*10-3)/(0.2*8.314)]=144.330k

QAB =nCMp . (TB-TA)

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

QBc=-1079.98

QCD=-598.608

QDA=538.747 è QTotal=1500.667-1079.98-598.608+538.747=360j

موتور های احتراق داخلی :

چرخه عملكرد این نوع موتور ها در نوع بنزینی مطابق با نمودار زیر است :

 



ب الف


ت پ

 

A→B : در این مرحله با احتراق مخلوط سوخت و هوا ماده كاری گرم می شود .

B→C : ماده كا ری بصورت بی دررو انبساط می یا بد .

C→D : ماده كاری در یك فرآیند حجم ثابت دما از دست می دهد .

D→A : ماده كار ی بصورت بی دررو متراكم می شود.

بدین ترتیب در فر آیند A→B ماده كار ی (مخلوط سوخت و هوا ) گرما ی QH حاصل از احتراق را در یافت می كند و در فر آیند C→D با باز شدن سو پاپ دود گر ما از دست می دهد .

 

 

چرخه حاضر را چرخه اتو می نا مند .

چرخه كارنو :

آقای كارنو ماشینی را بطور فرضی ساخت كه در ان از دو تحول دما ثابت و دو تحول بی دررو استفاده می شد .مطابق شكل زیر ا و ثابت كرد كه :

اگر چنین ماشینی ساخته شود ، آنگاه می توان بیشترین بازده را بدست آورد. رابطه بازده او بدین شرح است :

كار در چرخه كارنو از رابطه زیر بدست میآید :

 

15

 

  

 

نکات مهم ترمودینامیک

 

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

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

نکته ۳ - ترمودینامیک ، بخشی از فیزیک است که در آن تبادل کار و گرما بین دستگاه و محیط بررسی می شود .

نکته ۴ - ماشین گرمایی ، دستگاهی است که با گرفتن گرما از محیط ( چشمه گرم ) ، قسمتی از آن را تبدیل به کار می کند و باقیمانده آنرا به صورت گرما به چشمه سرد می دهد .

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

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

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

نکته ۸ - در یک ماشین بخار طی چهار مرحله ماشین بر روی محیط کار انجام می دهد .

    ۱-دیگ بخار ، در این مرحله آب در فشار ثابت با دریافت گرما از چشمه گرم به بخار تبدیل می شود . پس یک فرآیند انبساط هم فشار انجام می دهد .

    ۲- انجام کار ، با باز شدن شیر ورودی بخار از دیگ به سیلندر هدایت می شود و با حرکت دادن پیستون کار انجام می دهد .چون این فرآیند سریع انجام می شود فرصت تبادل گرما وجود ندارد و می توان آنرا یک فرآیند بی دررو در نظر گرفت .

   ۳- چگالنده ، پس از انجام کار ، بخار از لوله های سرد عبور داده می شود و بخار به آب تبدیل می شود . این یک فرآیند هم فشار است که حجم در آن کاهش می یابد .

   ۴- پمپاژ ، برای آنکه آب بتواند وارد دیگ بخار شود لازم است فشار آن به فشار دیگ بخار رسانده شود . این یک فر آیند هم حجم با افزایش فشار است .

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

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

                                        0=u∆

نکته ۱۱- کار در فرآیندهای ترمودینامیکی بصورت زیر محاسبه می شود.

                                       W=-P∆V      

نکته ۱۲- کار ی که دستگاه می گیرد در صورتی مثبت است که حجم کاهش یابد .

نکته ۱۳ - سطح زیر 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 یا منفی کار انجام روی محیط را نشان می دهد ، در صورتی که جهت چرخه ساعتگرد باشد این 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 آید.

نکته ۱۶ - در فرآیند هم حجم کار صفر است .

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

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

                                        PV=nRT

در رابطه فوق فشار بر حسب پاسکال ،حجم بر حسب متر مکعب و دما بر حسب کلوین است . n تعداد مول را نشان میدهد و در اینصورت :

                                  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 یا گازهای بسیار رقیق را می توان گاز کامل در نظر گرفت .

نکته ۲۱ - گرمای مبادله شده بین دستگاه و محیط را با Q نشان می دهیم ، اگر  Q مثبت باشد دستگاه ، گرما دریافت کرده است .

نکته ۲۲ - قانون اول ترمودینامیک ، تغییر انرژی درونی دستگاه ،برابر مجموع کار و گرمایی است که دریافت کرده است .

                                     Q+W=∆U

نکته ۲۳ - در هر چرخه چون  ۰=U∆   پس  همیشه کار و گرما قرینه یکدیگر هستند .

                                       Q=-W

نکته ۲۴ - فرآیند بی در رو  ، فرآیندی است که در آن تبادل گرما با محیط صورت نگیرد .

                                        Q=0

 نکته ۲۵ - در هر ماشین گرمایی بین گرمای دریافت شده از چشمه گرم QH و کار انجام شده  W و گرمای داده شده به چشمه سرد  Qc  رابطه زیر برقرار است .

                                     QH =W +Qc

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

                                       η=W/QH

نکته ۲۷ - یخچال ، دستگاهی است که با دریافت کار  W  ، گرما را از چشمه سرد    Qc گرفته و به محیط     QH    می دهد .

                                     QH=W+Qc

نکته ۲۸ - یخچالی کارآیی بیشتری دارد که با دریافت انرژی W کمتر ، گرمای بیشتری را از داخل آن به خارج منتقل کند . برای  این منظور ضریب عملکرد را به صورت زیر تعریف کرده اند .

                                      K=Qc/W

نکته ۲۹ - قانون دوم ترمودینامیک به بیان ماشین گرمایی : هیچ ماشین گرمایی وجود ندارد که همه گرمای دریافت کرده از چشمه گرم را به کار تبدیل کند و یا بازده هیچ ماشین گرمایی ۱۰۰ در صد نیست .

نکته ۳۰ - قانون دوم ترمودینامیک به بیان یخچالی : هیچ یخچالی وجود ندارد که بدون صرف انرژی ، گرما را از داخل خود به خارج انتقال دهد و یا هرگز امکان ندارد که بصورت خود به خودی گرما ، از چشمه سرد به چشمه گرم منتقل شود .

 

16

                                    

 

سوالات ترمودینامیک

 

۱-حجم گازی در دمای ۴۰۰کلوین و فشار ۸۰ سانتیمتر جیوه برابر ۵/۱ لیتر است . حجم این گاز در دمای ۲۷ درجه سانتیگراد و فشار ۶۰ سانتیمتر جیوه چند لیتر است؟  (۷۸) 

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

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

   (۷۸) 

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

۳-یک ماشین بخار ۵۰۰ ژول گرما از چشمه گرم دریافت می کند و ۳۰۰ ژول آنرا به چشمه سرد می دهد. بازده این ماشین چند در صد است؟   

    (۷۸)                

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

۴-در کدام فرآیند 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 یک ماشین گرمائی کارنو که میان دو چشمه سرد و گرم کار می کند ۴/۰ است . اگر از دمای کلوین منبع سرد ۲۵٪ بکاهیم بازده آن ......در صد ....می یابد.      (۷۸) 

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

۶- مخزن گازی محتوی ۱۵ لیتر گاز اکسیژن با فشار دو اتمسفر را به یک مخزن خالی از هوا به حجم ۲۵ لیتر متصل می کنیم. 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 یک مول گاز تک اتمی را به طور بی در رو نصف می کنیم . اگر در این عمل ۱۵۰ ژول کار روی گاز انجام شود  ، تغییرات انرژی درونی و دمای مطلق گاز در SI به ترتیب 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 یک فرآیند بی در رو منبسط می شود . دما و انرژی درونی آن به ترتیب چگونه  تغییر می کند ؟      (۸۰)                                               

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

۹-بازده یک ماشین بخار ۲۰٪ است . در این ماشین در هر چرخه ۱۶۰۰ ژول گرما به چشمه سرد داده می شود . کار مکانیکی  انجام شده توسط این ماشین در یک چرخه چند ژول است؟

 (۸۰) 

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

۱۰- توان موتور یخچالی ۲۰۰ وات است. این یخچال در مدت ۵۰ دقیقه ۴/۲ مگاژول گرما به بیرون می دهد. ضریب عملکرد این یخچال کدام است؟        (  ۸۰  )            

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

۱۱-دمای مقدار معینی گاز ۲۷ درجه سانتیگراد  است . دمای آن را در فشار ثابت چند درجه سانتیگراد زیاد کنیم تا افزایش حجم آن یک سوم حجم اولیه اش باشد؟(۸۱)      

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

۱۲- بازده یک ماشین گرمائی که در هر چرخه ۸۰۰ ژول گرما به چشمه سرد می دهد برابر ۲/۰ است . این ماشین در هر چرخه چند ژول گرما از چشمه گرم می گیرد ؟     (۸۱) 

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

۱۳- همزمان با افزایش حجم مقدار معینی گاز کامل  فشار آن کم می شود . دمای گاز چگونه تغییر می کند؟     (   ۸۱  )

     ۱) افزایش         ۲) کاهش         ۳) ثابت      √۴) بسته به شرایط همه موارد

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

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

۱۵- در دمای ثابت حجم مقدار معینی گاز را به تدریج کم می کنیم تا فشار گاز دو برابر شود . اگر در این فرآیند کاری که محیط 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-ضریب عملکرد یخچالی که در هر ثانیه ۱۵۰۰ ژول گرما از داخل خود گرفته و۲۰۰۰ ژول گرما به محیط بدهد کدام است ؟     (۸۲  )

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

۱۷-استوانه ای به حجم ۱۰۰ لیتر محتوی گاز کاملی با دمای ۲۷ درجه سانتیگراد است . اگر با استفاده از پیستون حجم گاز را به ۸۰ لیتر و دمای آن را نیز به ۴۷ درجه سانتیگراد برسانیم . فشار گاز در این حالت چند اتمسفر می شود ؟    (  ۸۳  )

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

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

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

۱۹-اختلاف دمای منبع گرم و سرد در یک ماشین گرمایی ۲۷ درجه سانتیگراد است. اگر بیشترین بازده این ماشین ۳۰٪ باشد .دمای منبع گرم تقریبا چند سانتیگراد است؟ (۸۴ )

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

۲۰- در یک فرآیند روی مقدار معینی گاز کامل ، دمای دستگاه بدون دریافت یا انتقال گرما تغییر می کند . این فر آیند می تواند .... باشد . ( ۸۵  )

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

۲۱- یک یخساز با ضریب عملکرد ۵ در هر ساعت ۲ کیلوگرم آب با دمای ۲۰ درجه سلسیوس را به یخ با دمای ۱۵- درجه سلسیوس تبدیل می کند . توان موتور الکتریکی این یخساز تقریبا 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 لیتر قرار دارد . در دمای ثابت ۱۰ گرم از گاز را خارج کرده و حجم محفظه را نیز نصف می کنیم . فشار آن چند اتمسفر می شود ؟ ( ۸۵ )

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