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.

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?

Если пропустить молекулярный пучок через селектор, состоящий из двух вращающихся на общей оси параллельных дисков, на которых имеются смещенные относительно друг друга отверстия, то, как известно, можно осуществить выделение из пучка более скорых молекул и этим как бы осуществить работу "дьявола Максвелла". Как это согласовать со вторым началом термодинамики?