อุณหพลศาสตร์ 1: แบบฝึกหัดและข้อสอบเก่า

กฎข้อที่หนึ่ง แก๊สอุดมคติ สมดุลพลังงาน และขีดจำกัดตามกฎข้อที่สองของเครื่องยนต์ความร้อน ตู้เย็น และปั๊มความร้อน ข้อผิดพลาดในข้อสอบส่วนใหญ่มาจากหน่วยและอุณหภูมิ ไม่ใช่จากหลักฟิสิกส์

ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร

ชุดสรุปเร่งรัด (PDF)สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำ และโจทย์ฝึกพร้อมเฉลยละเอียด พร้อมพิมพ์

หัวข้อในรายวิชานี้

  1. กฎแก๊สอุดมคติP จาก n, V, T · จากมวล · การเปลี่ยนสถานะหรือความหนาแน่นโจทย์คำนวณ
  2. สมดุลพลังงานการให้ความร้อนแก่สาย · เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน · เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีการสูญเสียความร้อนโจทย์คำนวณ
  3. เครื่องยนต์ความร้อนและตู้เย็นกฎข้อที่หนึ่งของวัฏจักร · ขีดจำกัดคาร์โนต์ · ตู้เย็นและปั๊มความร้อนโจทย์คำนวณ
  4. วัฏจักรกำลังแบบแก๊สวัฏจักรออตโต · วัฏจักรดีเซล · วัฏจักรเบรย์ตันโจทย์คำนวณ

เทคนิคทำข้อสอบวิชา อุณหพลศาสตร์ 1

  • ใช้อุณหภูมิสัมบูรณ์ (K) ในกฎแก๊สและในสูตรคาร์โนต์หรือ COP ทุกสูตร
  • เขียนสมดุลพลังงานเป็นคำพูดก่อน: สิ่งที่เข้าลบสิ่งที่ออกเท่ากับการเปลี่ยนแปลง
  • ระหว่างสองอุณหภูมิเดียวกัน COP ของปั๊มความร้อนมากกว่า COP ของตู้เย็นอยู่ 1 พอดีเสมอ

ตัวอย่างวิธีทำ

กฎแก๊สอุดมคติง่าย
n = 5 molV = 15 LT = 30 °CP = ?

ถังแข็งบรรจุแก๊สอุดมคติ หาความดัน P

n = 5 molV = 15 LT = 30 °CR = 8.314 J/(mol·K)

จงหา P (kPa)

แสดงคำใบ้
  1. ใช้ PV = nRT โดยใช้อุณหภูมิสัมบูรณ์ (K)
  2. หน่วย: เมื่อ V เป็น m³ และ R = 8.314 จะได้ P เป็น Pa โดย 1 L = 0.001 m³
  3. T = 303.1 K.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

กฎแก๊สอุดมคติ: PV = nRT โดยใช้อุณหภูมิสัมบูรณ์ (K) และหน่วยที่สอดคล้องกับ R

แปลงหน่วย

T = 30 + 273.15 = 303.1 K
V = 15 L = 0.015 m³

กฎแก๊สอุดมคติ

P = nRT/V = 5·8.314·303.1/0.015 = 840130 Pa = 840.1 kPa

คำตอบ

P = 840.1 kPa
สมดุลพลังงานปานกลาง
ด้านร้อนด้านเย็นไกลคอลผสม · 150 °C120 °Cน้ำ · 15 °Ct = ? °C

ไกลคอลผสมร้อนทำให้น้ำเย็นลงในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบไหลสวนทางโดยไม่มีการสูญเสียความร้อน หาอุณหภูมิน้ำขาออก tout

ṁh = 1 kg/scp,h = 3.6 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)tin = 15 °C

จงหา tout (°C)

แสดงคำใบ้
  1. ความร้อนที่สายร้อนสูญเสียเท่ากับความร้อนที่สายเย็นได้รับ
  2. หา Q จากด้านร้อนก่อน เพราะทราบอุณหภูมิทั้งสองค่า
  3. Q = 108 kW.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

สมดุลพลังงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: เมื่อไม่มีการสูญเสีย ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin)

ความร้อนที่สายร้อนปล่อยออก

Q = 1·3.6·(150 − 120) = 108 kW

ความร้อนที่น้ำรับไว้

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4.18) = 40.84 °C

คำตอบ

tout = 40.84 °C

การฝึกทำงานอย่างไร

  • “ฝึกรายวิชานี้” ผสมโจทย์จากทุกหัวข้อของวิชา เหมือนข้อสอบจริง
  • โจทย์ทุกข้อใช้ค่าใหม่ คุณจึงเรียนรู้วิธีทำ ไม่ใช่จำคำตอบ
  • ติดขัดใช่ไหม เปิดคำใบ้เล็ก ๆ ก่อน และเปิดคำอธิบายฉบับเต็มเมื่อจำเป็นเท่านั้น
  • ข้อสอบจำลองจับเวลาและไม่มีคำใบ้ และคุณจะได้คะแนนและการทบทวนฉบับเต็มเมื่อจบ

เครื่องคำนวณสำหรับรายวิชานี้

เครื่องคำนวณประสิทธิภาพคาร์โนต์และ COPเครื่องคำนวณกฎแก๊สอุดมคติเครื่องคำนวณประสิทธิภาพวัฏจักรออตโตและเบรย์ตันเครื่องคำนวณกฎแก๊สรวม (บอยล์ ชาร์ล และเกย์-ลูซัค)

รายวิชาที่เกี่ยวข้อง

ฟิสิกส์สำหรับวิศวกรฝึกข้อสอบ FE เครื่องกลสมดุลมวลและพลังงานฝึกข้อสอบ FE เคมีเคมีทั่วไปสถิตยศาสตร์กลศาสตร์ของวัสดุพลศาสตร์
ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร