FY1005/TFY4165 Termisk fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Våren 2013. Veiledning: 25. og 28. januar. Innleveringsfrist: Onsdag 30. januar kl 14.

Øving 2

Oppgave 1

En kobberblokk har trykket 1 atm. (= 1.013·10^{5} Pa) ved 0^{∘}C. Blokken holdes ved konstant volum mens den varmes opp. Hva blir økningen i trykket pr grad økning av temperaturen når kubisk utvidelseskoeffisient er α = 48.5 · 10^{−6} K^{−1} og isoterm kompressibilitet er κ_{T} = 7.7 · 10^{−12} Pa^{−1}?

Oppgave 2

a) I et termodynamisk system foregår en tilstandsforandring fra a til b langs en vei acb (se figur). Under denne tilstandsforandringen opptar systemet 80 J varme samtidig som systemet utfører et arbeid på 30 J. Hvor stor varmemengde mottar systemet langs veien adb når det utførte arbeidet i dette tilfellet er 10 J?

b) Systemet går så tilbake fra tilstand b til utgangspunktet a langs den krumme banen på figuren. Under denne prosessen mottar systemet et arbeid på 20 J. Vil systemet motta eller avgi varme under denne prosessen, og i tilfelle hvor mye?

c) Finn de mottatte varmemengdene under prosessene ad og db når U_{a} = 0 og U_{d} = 40 J.

Oppgave 3

To mol av en ideell gass har temperaturen 300 K. Gassen ekspanderer isotermt til to ganger sitt opprinnelige volum. Beregn arbeidet gassen gjør, nødvendig varme tilført og endring i gassens indre energi. (Et av svarene: 3.46 kJ.)

Oppgave 4

En ideell gass er innesluttet i en sylinder med et tettsluttende stempel. Trykket er p_{1} og volumet er V_{1}. Gassen varmes først ved konstant volum slik at temperaturen dobles. Deretter avkjøles den ved konstant trykk inntil den har fått sin opprinnelige temperatur. Tegn prosessen i et pV -diagram, og vis at arbeidet gjort på gassen er lik p_{1}V_{1}.