# 4.A: Sheria ya Pili ya Thermodynamics (Jibu)

$$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$$ $$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$$$$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$$ $$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$$ $$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$$ $$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$$ $$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$$ $$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$$ $$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$$ $$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$$ $$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$$ $$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$$ $$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$$ $$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$$ $$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$$$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$$

## Angalia Uelewa Wako

4.1. Injani kamili ya joto ingekuwa$$\displaystyle Q_c=0$$, ambayo ingeweza kusababisha$$\displaystyle e=1−Q_c/Q_h=1$$. Jokofu kamili itahitaji kazi ya sifuri, yaani$$\displaystyle W=0$$, ambayo inaongoza$$\displaystyle K_R=Q_c/W→∞$$.

4.2. Kutoka inji upande wa kulia, tuna$$\displaystyle W=Q′_h−Q′_c$$. Kutoka kwenye jokofu upande wa kulia, tuna$$\displaystyle Q_h=Q_c+W$$. Hivyo,$$\displaystyle W=Q′_h−Q′_c=Q_h−Q_c$$.

4.3. a$$\displaystyle e=1−T_c/T_h=0.55$$;.

b$$\displaystyle Q_h=eW=9.1J$$;

c$$\displaystyle Q_c=Q_h−W=4.1J$$;

d.$$\displaystyle −273°C$$ na$$\displaystyle 400°C$$

4.4. a$$\displaystyle K_R=T_c/(T_h−T_c)=10.9$$;.

b$$\displaystyle Q_c=K_RW=2.18kJ$$;

c.$$\displaystyle Q_h=Q_c+W=2.38kJ$$

4.5. Wakati joto inapotoka kwenye hifadhi hadi barafu, nishati ya ndani (hasa kinetic) ya barafu inakwenda juu, na kusababisha kasi ya juu ya wastani na hivyo wastani mkubwa msimamo ugomvi wa molekuli katika barafu. Hifadhi hiyo inaamuru zaidi, lakini kwa sababu ya kiasi kikubwa cha molekuli, haina kukabiliana na mabadiliko katika entropy katika mfumo.

4.6. $$\displaystyle −Q/T_h; Q/T_c$$; na$$\displaystyle Q(T_h−T_c)/(T_hT_c)$$

4.7. a. 4.71 J/K;

b. -4.18 J/K;

c. 0.53 J/K

## Maswali ya dhana

1. Baadhi ya ufumbuzi iwezekanavyo ni harakati isiyo na msuguano; kuzuia compression au upanuzi; uhamisho wa nishati kama joto kutokana na hali isiyo ya kawaida ya joto; mtiririko wa umeme wa sasa kupitia upinzani wa sifuri; kuzuia mmenyuko wa kemikali; na kuchanganya sampuli mbili za dutu sawa katika hali moja.

3. Joto huongezeka tangu pato la joto nyuma ya jokofu ni kubwa kuliko baridi kutoka ndani ya jokofu.

5. Ikiwa tunachanganya inji kamili na jokofu halisi na inji inayobadilisha joto Swali kutoka kwenye hifadhi ya moto kwenye kazi$$\displaystyle W=Q$$ ili kuendesha jokofu, basi joto limetupwa kwenye hifadhi ya moto na jokofu litakuwa$$\displaystyle W+ΔQ$$, na kusababisha jokofu kamili inayohamisha joto$$\displaystyle ΔQ$$ kutoka hifadhi baridi na hifadhi ya moto bila athari nyingine yoyote.

7. Pampu za joto zinaweza kuondokana na joto kutoka chini hadi joto kwenye siku za baridi au kuvuta joto nje ya nyumba kwa siku za joto. Hasara ya pampu za joto ni kwamba ni gharama kubwa zaidi kuliko njia mbadala, zinahitaji matengenezo, na haitafanya kazi kwa ufanisi wakati tofauti za joto kati ya ndani na nje ni kubwa sana. Inapokanzwa umeme ni nafuu sana kununua kuliko pampu ya joto; hata hivyo, inaweza kuwa na gharama kubwa zaidi kukimbia kulingana na viwango vya umeme na kiasi cha matumizi.

9. Reactor ya nyuklia inahitaji kuwa na joto la chini kufanya kazi, hivyo ufanisi wake hautakuwa mkubwa kama mmea wa fossil-mafuta. Hoja hii haina kuzingatia kiasi cha nishati kwa kila mmenyuko: Nguvu ya nyuklia ina pato kubwa zaidi ya nishati kuliko fueli za kisukuku.

11. Ili kuongeza ufanisi, joto la hifadhi ya moto inapaswa kuinuliwa, na hifadhi ya baridi inapaswa kupunguzwa iwezekanavyo. Hii inaweza kuonekana katika Equation 4.3.

13. michakato ya adiabatic na isothermal

17. Entropy ni kazi ya ugonjwa, hivyo majibu yote yanatumika hapa pia.

## Matatizo

19. $$\displaystyle 11.0×10^3 J$$

21. $$\displaystyle 4.5pV_0$$

23. 0.667

25. a. 0.200;

b. 25.0 J

27. a. 0.67;

b. 75 J;

c. 25 J

29. a. 600 J;

b. 800 J

31. a. 69 J;

b. 11 J

33. 2.0

35. 50 J

37.

39. a. 381 J;

b. 619 J

41. a. 546 K;

b. 137 K

43. —1 J/K

45. —13 J (K mole)

47. $$\displaystyle −\frac{Q}{T_h},\frac{Q}{T_c},Q(\frac{1}{T_c}−\frac{1}{T_h})$$

49. a. -709 J/K;

b. 1300 J/K;

c. 591 J/K

51. a$$\displaystyle Q=nRΔT$$;.

b.$$\displaystyle S=nRln(T_2/T_1)$$

53. $$\displaystyle 3.78×10^{−3}W/K$$

55. 430 K/K

57. $$\displaystyle 80°C, 80°C, 6.70×10^4J$$, 215 J/K, —190 J/K, 25 J/K

59. $$\displaystyle ΔS_{H2O}=215J/K, ΔS_R=−208J/K, ΔS_U=7J/K$$

61. a. 1200 J;

b. 600 J;

c. 600 J;

d. 0.50

63. $$\displaystyle ΔS=nC_Vln(\frac{T_2}{T_1})+nC_pln(\frac{T_3}{T_2})$$

65. a. 0.33, 0.39;

b. 0.91

67. $$\displaystyle 1.45×10^7J$$

69. a$$\displaystyle V_B=0.042m^3,V_D=0.018m^3$$;.

b. 13,000 J;

c. 13,000 J;

d. —8,000 J;

e. —8,000 J;

f. 6200 J;

g. - 6200 J;

h. 39%; na ufanisi wa joto ni 40%, ambayo inawezekana kwa makosa ya mzunguko.

71. —670 J/K

73. a. —570 J/K;

b. 570 J/K

75. 82 K/K

77. a. 2000 J;

b. 40%

79. 60%

81. 64.4%

## Changamoto Matatizo

83. hupata

85. hupata

87. 18 J/K

89. ushahidi

91. $$\displaystyle K_R=\frac{3(p_1−p_2)V_1}{5p_2V_3−3p_1V_1−p_2V_1}$$

93. $$\displaystyle W=110,000J$$

## Wachangiaji na Majina

Template:ContribOpenStaxUni