PRIMJERI ISPITNIH PITANJA
ZA
USMENI ISPIT IZ UVODA U TERMODINAMIKU
(Upute za uporabu: vidjeti na kraju!)
A Osnovni pojmovi
1.
Što su veli
č
ine stanja? Nabrojite sve s kojima smo se služili i napišite njihove mjerne
jedinice!
2.
Što se mjeri s pomo
ć
u manometra i U-cijevi? Smijemo li na njima o
č
itane vrijednosti
izravno unositi u formule s kojima ra
č
unamo (primjerice u jednadžbu stanja idealnog
plina)?
3.
Nabrojite sve oblike energije koje neki sustav može
sadržavati
! Koje su im zna
č
ajke?
Kojim se mjernim jedinicama izražavaju?
4.
Nabrojite
prijelazne
oblike energije! Koliko ih ima i kako su definirani (rije
č
ima)? Jesu li
oni veli
č
ine stanja? Kako se nazivaju (i kojim se mjernim jedinicama izražavaju) u
zatvorenom, a kako u otvorenom sustavu?
5.
Što je toplinski kapacitet tijela i kako je definiran? Što je specifi
č
ni, a što molarni
toplinski kapacitet tijela i kako su definirani? Može li toplinski kapacitet biti
“beskona
č
an”?
6.
Što su to “
ravnotežni procesi
”? Koje uvjete mora ispunjavati tijek procesa da bi ga mogli
smatrati ravnotežnim? Koliko ravnotežnih uvjeta treba biti narušeno da bi proces bio
neravnotežan?
7.
Kako glasi “prvi postulat ravnoteže”?
8.
Kako glasi “drugi postulat ravnoteže”?
B Prvi glavni stavak za zatvoreni sustav
1.
Napišite prvi glavni stavak za zatvoreni sustav, u punom obliku; komentirajte
č
lanove!
Skica op
ć
eg sustava!
2.
Napišite prvi glavni stavak za zatvoreni sustav, u skra
ć
enom obliku; komentirajte
č
lanove! Skica op
ć
eg sustava!
Uza svako od tih pitanja, treba znati objasniti:
-
Gdje se pojavljuje (mehani
č
ki) rad i s kim se izmjenjuje? Navedite bar dva na
č
ina
na koje sustav izmjenjuje rad! Prikažite skicom konkretnih primjera!
-
Kojim je izrazom definiran rad zbog promjene volumena sustava? Kako se na
temelju tog izraza može rad zbog širenja tvari prikazati u
p
,
v
-dijagramu? Za
kakvu vrstu procesa to vrijedi?
-
Može li se
apsolutno
sprije
č
iti izmjena rada sustava i njegova okoliša? Kakva bi
trebala biti granica sustava? Postoji li takvo što u prirodi?
-
Gdje se pojavljuje toplina? Po
č
emu se (u ra
č
unu) razlikuje dovedena od odvedene
topline? Kako glasi
dogovor o predznacima
?
-
S kime sustav izmjenjuje toplinu? Kako se taj sudionik naziva op
ć
im imenom?
Koja dva naziva se koriste prema smjeru izmjene topline u odnosu na sustav?
-
Što je toplinski spremnik beskona
č
nog toplinskog kapaciteta? Mijenja li se
njegova temperatura u tijeku izmjene topline? Postoji li takvo tijelo u prirodi?
Navedite bar dva primjera!
-
Što je adijabatska promjena stanja? Postoji li
idealna
toplinska izolacija koja
može
apsolutno sprije
č
iti
izmjenu topline?
C Prvi glavni stavak za otvoreni sustav
1.
Napišite prvi glavni stavak za otvoreni sustav, u punom obliku; komentirajte
č
lanove!
Skica sustava!
2.
Napišite prvi glavni stavak za otvoreni sustav, u skra
ć
enom obliku; komentirajte
č
lanove!
Skica sustava!
Uza svako od tih pitanja, treba znati objasniti:
-
Gdje se pojavljuje (mehani
č
ka) snaga i s kim se izmjenjuje? Skicom prikažite
turbinu i stapni/klipni stroj i na tim primjerima objasnite izmjenu rada!
-
Kojim je izrazom definiran “
tehni
č
ki rad
”? Kako se na temelju tog izraza može
tehni
č
ki rad prikazati u
p
,
v
-dijagramu? Za kakvu vrstu procesa to vrijedi?
-
Gdje se pojavljuje toplinski tok? Po
č
emu se (u ra
č
unu) razlikuje dovedeni od
odvedenog toplinskog toka? Kako glasi
dogovor o predznacima
?
-
S kim promatrani sustav izmjenjuje toplinski tok? Kako se taj sudionik naziva
op
ć
im imenom? Kako se naziva prema smjeru izmjene topline?
-
Što je toplinski spremnik beskona
č
nog toplinskog kapaciteta? Mijenja li se
njegova temperatura u tijeku izmjene topline? Postoji li takvo tijelo u prirodi?
Navedite bar jedan primjer!
-
Kako je, u op
ć
em slu
č
aju (za bilo kakvu tvar), definirana entalpija tvari?
-
Što su to “stacionarni” procesi?
D Drugi glavni stavak (zakon)
1.
Kako glasi (rije
č
ima) Clausiusova formulacija drugoga glavnog stavka?
2.
Kako glasi (rije
č
ima) Thomsonova formulacija drugoga glavnog stavka?
3.
Kako glasi (rije
č
ima) Planckova formulacija drugoga glavnog stavka?
4.
Koje jednadžbe nazivamo “analiti
č
ki oblik drugoga glavnog stavka”? Napišite izraze za
ravnotežne i za neravnotežne promjene stanja!
5.
Koja veli
č
ina stanja je uvedena drugim glavnim stavkom? Znamo li njen apsolutni iznos?
Kako izbjegavamo taj problem?
6.
Koji je dijagram osnovan zato da se mogu iskoristiti ove jednadžbe (
T
,
s
-dijagram)?
Č
emu
je jednaka površina ispod linije promjene stanja u ovom dijagramu i za kakve promjene
stanja to vrijedi?
G Idealni plinovi
1.
Napišite razli
č
ite (sve kojih se možete sjetiti) oblike jednadžbe stanja idealnog plina!
Kakve su mjerne jedinice pojedinih
č
lanova, a kakve za cijelu jednadžbu?
2.
O
č
emu ovisi (
č
ime je odre
đ
ena) unutarnja energija idealnog plina? Kako glasi op
ć
i izraz
za unutarnju energiju idealnog plina? Što je nepoznato u tom izrazu? Kako možemo
ra
č
unati
promjenu
unutarnje energije idealnog plina u slu
č
aju da je jedini
č
ni toplinski
kapacitet tvari neovisan o temperaturi?
3.
O
č
emu ovisi (
č
ime je odre
đ
ena) entalpija idealnog plina? Kako glasi op
ć
i izraz za entalpiju
idealnog plina? Što je nepoznato u tom izrazu? Kako možemo ra
č
unati
promjenu
entalpije
idealnog plina u slu
č
aju da je jedini
č
ni toplinski kapacitet tvari neovisan o temperaturi?
4.
Kako glasi Mayerova jednadžba? Ovise li jedini
č
ni toplinski kapaciteti idealnih plinova
c
p
i
c
v
(ili
C
m,
p
i
C
m,
v
) o tlaku ili volumenu plina?
H Smjese idealnih plinova
1.
Kako se opisuje sastav smjese idealnih plinova? Napišite definicijske izraze za maseni i
molni udio nekog sudionika u smjesi!
2.
Kako glasi Daltonov zakon?
3.
Kako glase izrazi za ra
č
unanje prosje
č
nih vrijednosti pojedinih svojstava smjese?
Navedite izraze za specifi
č
na i za molarna svojstva!
I Ravnotežne promjene stanja idealnih plinova u zatvorenom sustavu
1.
Izohorna promjena stanja (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram, šrafirati površinu, napisati izraze
za izmijenjeni rad i toplinu izmijenjenu u procesu)?
2.
Izobarna promjena stanja – ekspanzija/kompresija (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram, šrafirati
površinu, napisati izraze za izmijenjeni rad i toplinu izmijenjenu u procesu)?
3.
Izotermna promjena stanja – ekspanzija/kompresija (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram,
šrafirati površinu, napisati izraze za izmijenjeni rad i toplinu izmijenjenu u procesu)? U
kakvom su odnosu rad i toplina kod izotermne promjene stanja?
4.
Izentropska promjena stanja – ekspanzija/kompresija (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram,
šrafirati površinu, napisati izraze za izmijenjeni rad i toplinu izmijenjenu u procesu)? Iz
č
ega se dobije (ili u što se pretvara) rad izentropske promjene stanja?
-
U kakvom su odnosu pojmovi “adijabatska” i “izentropska” promjena stanja? Koji
još naziv koristimo za izentropsku promjenu stanja? Može li promjena stanja biti
adijabatska, a da nije izentropska? Može li promjena stanja biti izentropska, a da
nije adijabatska?
5.
Politropska promjena stanja, 1 <
n
<
κ
, – ekspanzija/kompresija (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram, šrafirati površinu, napisati izraze za izmijenjeni rad i toplinu izmijenjenu u
procesu)? Što je neobi
č
no u odvijanju ove politrope i zašto do toga dolazi?
6.
Nacrtajte razli
č
ite politrope (
č
etiri posebne i po jednu predstavnicu za svako podru
č
je
izme
đ
u njih) u zajedni
č
kom
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagramu, tako da prolaze kroz jednu to
č
ku!
Zamislimo li to presjecište kao
polaznu to
č
ku
promjene stanja, u kojim smjerovima treba
toplinu odvoditi i u kojima dovoditi, te u kojim smjerovima se rad dobije, a u kojima troši?
Uza svako od tih pitanja, treba znati objasniti:
-
Što su ravnotežne promjene stanja? Koji sve uvjeti moraju biti ispunjeni da bi
promjena stanja bila ravnotežna? Objasnite uz skicu!
-
Kad je promjena stanja prikazana neprekinutom crtom u
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagramu i
kad se smije površina u dijagramu šrafirati i proglasiti radom, doti
č
no toplinom?
Na temelju kojih jednadžbi se to smije u
č
initi?
J Ravnotežne promjene stanja idealnih plinova u otvorenom sustavu
1.
Izohorna promjena stanja (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram, šrafirati površinu, napisati izraze
za izmijenjenu snagu i toplinski tok izmijenjen u procesu)?
2.
Izobarna promjena stanja – ekspanzija/kompresija (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram, napisati
izraze za izmijenjenu snagu i toplinski tok izmijenjen u procesu)?
3.
Izotermna promjena stanja – ekspanzija/kompresija (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram,
šrafirati površinu, napisati izraze za izmijenjenu snagu i toplinski tok izmijenjen u
procesu)?
4.
Izentropska promjena stanja – ekspanzija/kompresija (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram,
šrafirati površinu, napisati izraze za izmijenjenu snagu i toplinski tok izmijenjen u
procesu)?
-
U kakvom su odnosu pojmovi “adijabatska” i “izentropska” promjena stanja? Koji
još naziv koristimo za izentropsku promjenu stanja? Može li promjena stanja biti
adijabatska, a da nije izentropska? Može li promjena stanja biti izentropska, a da
nije adijabatska?
5.
Politropska promjena stanja, 1 <
n
<
κ
, – ekspanzija/kompresija (skicirati
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagram, šrafirati površinu, napisati izraze za izmijenjenu snagu i toplinski tok
izmijenjen u procesu)? Što je neobi
č
no u odvijanju ove politrope? Kakav je specifi
č
ni (ili
molni) toplinski kapacitet plina kod takve politrope?
6.
U jednom
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagramu nacrtajte razli
č
ite politrope (
č
etiri poimence spomenute i
za ostale samo po jednu predstavnicu za svako podru
č
je dijagrama) tako da sve prolaze
kroz jednu to
č
ku! Ako tu zajedni
č
ku to
č
ku (presjecište) shvatimo kao po
č
etak procesa,
ozna
č
ite u koja podru
č
ja dvaju dijagrama možemo do
ć
i dovo
đ
enjem doti
č
no odvo
đ
enjem
topline, te kod kojih se promjena stanja rad dobiva, a kod kojih se troši!
Uza svako od tih pitanja, treba znati objasniti:
-
Što su ravnotežne promjene stanja? Koji sve uvjeti moraju biti ispunjeni da bi
promjena stanja bila ravnotežna? Objasnite uz skicu!
-
Kad je promjena stanja prikazana neprekinutom crtom u
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagramu i
kad se smije površina u dijagramu šrafirati i proglasiti tehni
č
kim radom, doti
č
no
toplinom? Na temelju kojih jednadžbi se to smije u
č
initi?
K Kružni procesi s idealnim plinovima kao radnom tvari
1.
Prikažite u
p
,
v
- i
T
,
s
-dijagramu desnokretni Carnotov kružni proces s idealnim plinom!
Napišite izraz za termi
č
ki stupanj djelovanja Carnotova procesa! Ovisi li on o svojstvima
radne tvari (idealnog plina)? Ucrtajte (po vlastitom izboru) jednu (konstantnu)
