До широкого внедрения электричества для небольших мощностей употреблялся простой тепловой воздушный двигатель, состоящий из охлаждаемого водой цилиндра, непрерывно нагреваемого придатка-пальца и поршня, приводящего в действие маховик. Опишите, как и при каких условиях работают такого рода тепловые двигатели.

Дачный домик отапливается с помощью электрических батарей. При температуре батарей T_Б1 = 50°С и температуре наружного воздуха T₁ = -10°С в домике устанавливается температура T = 20°С. Силу тока в батареях увеличили так, чтобы в комнате поддерживалась прежняя температура в холодные дни при наружной температуре T₂ = -25°С. Чему при этом будет равна температура батарей T_Б2? Считайте, что электрическое сопротивление нагревательных элементов батарей не зависит от температуры и все время остается постоянным.

Известно, что при сжигании угля в паровых котлах из каждой калории можно превратить в работу только часть ее, равную h = (T1-T2) / T1, где T1 - температура пара, а T2 - температура окружающей среды. Уходящий из топки котла газ отличается по своему составу от воздуха. Если заставить его смешиваться с воздухом обратимо, то можно получить добавочную работу. Оцените предельные возможности увеличения h) и придумайте возможные циклы для осуществления этого процесса.

Оцените термодинамический КПД выстрела из артиллерийского орудия и из ружья.

К ртутному термометру на уровне деления 30°С прикреплен маленький нагреватель, температура которого поддерживается постоянной и равной 500°С. Через некоторое время столбик ртути проходит через деление 20°С со скоростью 0,1 град/с. Найдите, через какое время температура ртути достигнет 26°С, считая теплопроводность ртути во много раз больше теплопроводности стекла. Теплоемкостью стекла можно пренебречь, а тепловой поток от нагревателя к ртути считать пропорциональным разности температур.

На открытой площадке находятся три одинаковые банки со льдом, в которые помещены одинаковые электрические нагревательные элементы. В некоторый момент эти элементы включают в три разные розетки с напряжениями U₁ = 380 В, U₂ = 220 В и U₃ = 127 В. В первой банке весь лед растаял за t₁ = 2 мин, а во второй – за t₂ = 10 мин. За какое время t₃ растает весь лед в третьей банке? Начальная температура льда во всех банках 0°С. Сопротивление нагревательного элемента не зависит от силы протекающего тока. Считайте, что в любой момент времени температура внутри каждой банки одинакова по всему объему.

Две параллельные пластины находятся на расстоянии, малом по сравнению с их размерами. Между пластинами помещают несколько тонких и хорошо теплопроводящих перегородок-экранов. Определить влияние экранов на теплопроводность между пластинами в двух случаях:

а) когда длина свободного пробега молекул газа, заполняющего пространство между пластинами, мала по сравнению с расстоянием между экранами;

б) когда длина свободного пробега молекул газа велика по сравнению с расстоянием между пластинами.

Известно, что дистиллированную воду, очищенную от примесей, можно охладить без превращения в лед ниже температуры 0°С. В зависимости от внешнего давления процесс кристаллизации воды может начаться при некоторой температуре меньшей нуля. Образовавшийся при этом лед отличается по своим физическим свойствам от обычного льда, имеющего температуру 0°С. Определите удельную теплоту плавления льда при температуре -10°С. Удельная теплоемкость воды в интервале температур от –10°С до 0°С равна 4,17 ? 10³ Дж/(кг?К); удельная теплоемкость льда в этом  интервале температур равна 2,17 ? 10³ Дж/(кг?К); удельная теплота плавления льда при температуре 0°С равна  332000 Дж/кг.

Дан «черный ящик» с тремя выводами. Известно, что внутри ящика находится некоторая схема, составленная из резисторов. Если к выводам 1, 3 подключить источник напряжения U = 15 В и измерить с помощью вольтметра напряжения между выводами 1, 2 и 2, 3, то они оказываются равными U₁₂ = 6 В и U₂₃ = 9 В. Если источник напряжения подключить к выводам 2, 3, то U₂₁ = 10 В, U₁₃ = 5 В. Найдите отношение напряжения U₃₂/U₁₃, если источник подключить к выводам 1, 2? Сопротивление всех резисторов одинаковое.

Вдоль длинной горизонтальной трубки осуществляется молекулярный пучок. Вещество поступает в молекулярный пучок при нормальной температуре. На другом конце трубки, в силу того, что молекулы, движущиеся с меньшей скоростью, будут больше отклонены силой тяжести, может возникнуть разность температур. Почему это не противоречит второму началу термодинамики?