Test na Termodynamika: Entropie a její zákony

Otázka 1: Entropie izolovaného systému nikdy neklesá?

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Podle druhého zákona termodynamiky entropie izolovaného systému roste při ději nevratném a zůstává konstantní při ději vratném. Z toho plyne, že nikdy neklesá (ΔS ≥ 0 pro izolované děje).

Otázka 2: Je možné zkonstruovat motor, který by veškeré teplo odebrané z teplejší lázně přeměnil v práci?

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Motor, který by přeměnil veškeré teplo odebrané z teplejší lázně v práci, by byl perpetuum mobile druhého druhu. Tento požadavek je nesplnitelný, neboť takové perpetuum mobile druhého druhu neexistuje.

Otázka 3: Které tvrzení nejlépe charakterizuje definici a vlastnosti změny entropie (ΔS) podle studijních materiálů?

A. Změna entropie ΔS je definována pro jakýkoli děj jako podíl dodaného tepla a teploty, a její hodnota závisí na konkrétní cestě, kterou systém prošel.

B. ΔS pro vratný děj se vypočítá jako integrál dQ/T, kde Q je teplo dodané systému vratným dějem a T je teplota, přičemž ΔS je stavová veličina, která závisí pouze na počátečním a koncovém stavu.

C. Entropie udává směr vratných dějů a její jednotkou je J.K.

D. Entropie je mírou uspořádanosti systému a její hodnota je vždy nulová v izolovaném systému.

Vysvětlení: Změna entropie ΔS pro vratný děj je definována jako integrál poměru dQ/T, kde dQ je teplo dodané systému vratným dějem a T je teplota systému. Entropie je stavová veličina, což znamená, že závisí pouze na počátečním a koncovém stavu plynu, nikoli na způsobu, jakým tohoto stavu plyn dosáhl. Její jednotkou je J.K⁻¹.

Otázka 4: Carnotova chladnička s chladicím faktorem 4,6 odebere během jednoho cyklu teplo 35,0 kJ z chlazeného prostoru. Které z následujících tvrzení je správné?

A. Teplo uvolněné do místnosti je 7,6 kJ.

B. Spotřebovaná práce během jednoho cyklu je 42,6 kJ.

C. Teplo uvolněné do místnosti je 42,6 kJ.

D. Spotřebovaná práce během jednoho cyklu je 35,0 kJ.

Vysvětlení: Chladicí faktor je definován jako poměr tepla odebraného z chlazeného prostoru (Q_S) k vykonané práci (W), tj. chladicí faktor = Q_S / W. Z daných hodnot (chladicí faktor = 4,6 a Q_S = 35,0 kJ) vypočítáme práci W = Q_S / 4,6 = 35,0 kJ / 4,6 = 7,6 kJ. Dále platí, že teplo uvolněné do místnosti (Q_H) je součet odebraného tepla a vykonané práce, tj. Q_H = Q_S + W = 35,0 kJ + 7,6 kJ = 42,6 kJ. Proto je správné tvrzení, že teplo uvolněné do místnosti je 42,6 kJ.

Otázka 5: Podle Planckovy konvence je hodnota entropie S0 při absolutní nule vždy nenulová.

A. Ano

B. Ne

Vysvětlení: Studijní materiály uvádějí, že na základě Planckovy konvence je hodnota entropie S0 při teplotě 0 K rovna nule (S0 = 0).