Как изменится цилиндр при постоянном объеме (4 видео)

Содержание

Разделы
Дополнительно
Задача по физике — 14755
Задача по физике — 14756
Задача по физике — 14757
Задача по физике — 14758
Задача по физике — 14760
Задача по физике — 14761
Задача по физике — 14762
Задача по физике — 14763
Задача по физике — 14764
Задача по физике — 14765
Задача по физике — 14766
Задача по физике — 14767
Задача по физике — 14768
Задача по физике — 14769
Задача по физике — 14770
К процессам изменения физического состояния газа.
🎦 Видео

Видео:Что если, ОТПИЛИТЬ 2 ЦИЛИНДРА и запустить ПОЛОВИНУ ДВИГАТЕЛЯ?Скачать

Разделы

Видео:КАК И ДЛЯ ЧЕГО МЕНЯТЬ СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ В ДВИГАТЕЛЕ?Скачать

Дополнительно

Задача по физике — 14755

Узкий цилиндрический сосуд, диаметр которого мал по сравнению с его высотой $H_ = 20 см$, целиком заполнен водой при температуре 300 К. Сосуд обдувается сверху поперечным потоком сухого воздуха, так что давление пара на верхнем конце сосуда можно считать равным нулю. Учитывая диффузию пара в сосуде, найти время, через которое испарится вся вода. Плотность насыщенного пара при указанной температуре $\rho_ = 3 \cdot 10^ г/см^ $, а коэффициент диффузии паров воды в воздухе $D = 0,3 см^ /с$. Считать, что давление пара непосредственно над поверхностью жидкости равно $P_ $.

Задача по физике — 14756

Теплопроводность газа, как известно, не зависит от давления. Объяснить, зачем из пространства между двойными стенками сосуда Дьюара выкачивают воздух, создавая в этом пространстве возможно более высокий вакуум?

Задача по физике — 14757

Изотермическая эффузия газа через пористую перегородку (поры которой малы по сравнению с длиной свободного пробега) используется для разделения изотопов. Естественная смесь изотопов помещается в сосуд с пористыми стенками. Газ, прошедший через поры сосуда, в результате эффузии откачивается и собирается в специальном резервуаре. С ним производится второй цикл эффузии, затем третий и так далее, пока не будет достигнута требуемая степень разделения изотопов. Сколько циклов эффузии необходимо произвести, чтобы отношение концентрации частиц легкого и тяжелого изотопов увеличить в $\alpha = 10$ раз, если относительные молекулярные массы их равны соответственно $\mu_ = 235$ и $\mu_ = 238$ (изотопы урана)?

Задача по физике — 14758

В дальнем углу комнаты открыли флакон с духами. Человек чувствует запах духов через одну минуту. Температура воздуха в комнате $t_ = 30^ С$. Оценить время, через которое человек почувствует запах духов в той же комнате в том же месте, если температура воздуха упадет до $t_ = -30^ С$.

Задача по физике — 14760

Рассматривая воздух как идеальный газ, показать, что при нагревании воздуха, находящегося в комнате, его внутренняя энергия $E$ не изменяется, если только внешнее давление остается постоянным.

Задача по физике — 14761

Моль идеального газа нагревается в цилиндре под поршнем, удерживаемом в положении равновесия пружиной, подчиняющейся закону Гука. Стенки цилиндра и поршень адиабатические, а дно проводит тепло. Начальный объем газа $V_ $, при котором пружина не деформирована, подобран так, чтобы $P_ S^ = kV_ $, где $P_ $ — наружное атмосферное давление, $S$ — площадь поршня, $k$ — коэффициент упругости пружины. Найти теплоемкость для такого процесса.

Задача по физике — 14762

Боковые стенки цилиндра, его крышка и поршень не проводят тепло, а дно проводит.
Поршень может двигаться без трения. Сверху и снизу поршня находятся по одному молю одного и того же идеального газа с молярной теплоемкостью при постоянном объеме $C_ $ и показателем адиабаты $\gamma$. Нижний газ нагревают. Выразить его теплоемкость $C_ $ через объемы $V_ $ и $V_ $.

Задача по физике — 14763

Оценить давление у самого “носа” ракеты, если число Маха $M = 5$, а давление на высоте полета ракеты $P = 0,3 атм$. Считать процесс сжатия газа адиабатическим с показателем адиабаты у, а скорость газа относительно ракеты у ее “носа” равной нулю.

Задача по физике — 14764

Какую минимальную работу должен совершить двигатель идеального холодильника, чтобы работая в среде, имеющей температуру $t_ $, охладить $\nu$ молей воды до $t_ = 0^ С$ и превратить ее в лед?

Задача по физике — 14765

Динамическое отопление Томсона. Топливо сжигается в топке двигателя, который приводит в действие холодильную машину. Холодильная машина отнимает тепло от природного резервуара тепла, например подземного, и отдает ее воде в отопительной системе.
Одновременно вода в отопительной системе служит холодильником теплового двигателя. Найти эффективный КПД такой системы при $t_ = 210^ С, t_ = 60^ С, t_ = +15^ С$.

Задача по физике — 14766

Идеальный одноатомный газ в количестве $\nu = 10$ молей, находящийся при температуре $T_ = 300 К$, расширяется без подвода и отвода тепла в пустой сосуд через турбину, необратимым образом совершая работу. После установления равновесия газ приобретает температуру $T_ = 200 К$. После этого газ квазистатически сжимается: сначала изотермически, а затем адиабатически, возвращаясь в первоначальное состояние. При этом сжатии затрачивается работа $A = 15 кДж$. Найти изменение энтропии газа при расширении.

Задача по физике — 14767

Найти изменение температуры $\Delta T$ плавления льда при повышении давления на $\Delta P = 1 атм$. Удельный объем воды при $0^ С$ $\nu_ = 1 см^ /г$, удельный объем льда $\nu_ = 1,091 см^ /г$, удельная теплота плавления льда $q = 80 кал/г$. По найденному значению $\Delta T$ рассчитать приближенно температуру тройной точки воды.

Задача по физике — 14768

Тонкая проволока, охватывающая петлей брусок льда, под действием нагрузки способна пройти через лед. Полагая, что скорость движения проволоки $v$ определяется скоростью подвода тепла через проволоку от области над проволокой, где вода замерзает, к области под проволокой, где плавится лед, оценить величину скорости $v$. Теплопроводностью льда пренебречь. Температура льда $0^ С$, теплота плавления $q = 335 Дж/г$, плотность льда $\rho = 0,917 г/см^ $. Диаметр проволоки $D = 0,1 мм$, коэффициент теплопроводности $\xi = 130 Вт/(м \cdot К)$, давление, создаваемое под проволокой, принять равным 10 атм.

Задача по физике — 14769

Гейзеры могут рассматриваться как большие подземные резервуары, наполненные грунтовой водой и прогреваемые подземным теплом (в нижней части рисунка стрелками условно обозначен подвод воды и тепла). Выход из них на поверхность Земли осуществляется через узкий канал, который в “спокойный” период заполнен водой. Считая, что “активный” период наступает, когда закипает вода в подземном резервуаре, и что во время извержения гейзера канал заполнен только паром, который и выбрасывается наружу, оценить, какую часть воды теряет резервуар гейзера во время одного извержения. Глубина канала $h = 90 м$. Молярная теплота испарения воды $\Lambda = 41 кДж/моль$.

Читайте также: Vg20e порядок работы цилиндров

Задача по физике — 14770

Капля несжимаемой жидкости совершает пульсационные колебания, становясь последовательно вытянутой, сферической, сплюснутой, сферической, снова вытянутой и так далее. Как зависит период этих пульсаций $\tau$ от плотности $\rho$, поверхностного натяжения $\sigma$ и радиуса капли $R$?

Видео:Почему на современных двигателях постоянно образуются задиры в поршневой?Скачать

К процессам изменения физического состояния газа.

Первый закон термодинамики является частным случаем закона сохранения и превращения энергии применительно к процессам взаимного превращения теплоты и работы. Закон утверждает, что сумма всех видов энергии изолированной системы при любых происходящих в системе процессах остается постоянной:

При осуществлении термодинамического термодинамического процесса подводимая к телу теплота Q идет на изменение его внутренней энергии и совершение механической работы

Изменение состояния тела при взаимодействии его с окружающей средой называется термодинамическим процессом. В общем случае в термодинамическом процессе могут изменяться все три параметра состояния. В технической термодинамике рассматриваются следующие основные термодинамические процессы:

1) изохорный – при постоянном объеме (V=const);

2) изобарный – при постоянном давлении (p=const);

3) изотермический — при постоянной температуре (T=const);

4) адиабатный – без внешнего теплообмена (q=0);

5) политропный процесс, происходящий при постоянной теплоемкости рабочего тела.

В таблице 1 приведены основные расчетные соотношения для указанных термодинамических процессов:

Изменение внутренней энергии в термодинамических процессах с идеальным газом

Изменение энтальпии в любом термодинамическом процессе с идеальным газом

Задача 4.1. В процессе расширения с подводом 120 кДж теплоты 1 кг воздуха совершает работу, равную 90 кДж. Определить изменение температуры воздуха, пренебрегая зависимостью теплоемкости от температуры.

Решение: В соответствие с первым законом термодинамики теплота, подводимая к телу, идет на совершение работы и изменение внутренней энергии тела:

Процесс	Уравнение процесса	Соотношения между параметрами состояния	Механическая работа	Теплота
Изохорный	V=const	l=0	q= c_v(T₂-T₁)
Изобарный	p=const	l=p(V₂-V₁)=R(T₂-T₁)	q=c_p(T₂-T₁)
Изотермический	T=const pV=const	p₁V₁=p₂V₂	l=RTlnV₂/V₁=RTlnp₁/p₂	q=l
Адиабатный	pV k =const	p₁V₁ k =p₂V₂ k T₁V₁ k-1 =T₂V₂ k-1	q=0
Политропный	pV n =const	p₁V₁ n =p₂V₂ n T₁V₁ n-1 =T₂V₂ n-1

Задача 4.2. В процессе расширения к 1 кг кислорода подводится 200 кДж теплоты. Какую работу совершит при этом газ, если в результате процесса температура его понизится на 95 о С? Зависимость теплоемкости от температуры не учитывать.

Задача 4.3. Определить расход воздуха в системе охлаждения дизеля мощностью 38 кВт, если отводимая теплота составляет 75% полезной мощности двигателя, а температура охлаждающего воздуха повышается на 15 о С.

Задача 4.4. Масса воздуха, заключенного в жесткую оболочку, равна 8,5 кг, температура воздуха 70 о С. Определить изменения энтальпии воздуха и давление в конце изохорного охлаждения, если отведенное количество теплоты составляет 300 кДж. Начальное давление равно 0,8 МПа.

Решение: Так как в изохорном процессе L=0, то

следовательно, конечная температура

Конечное давление определяем по формуле

Изменение энтальпии воздуха DI=Q+V(p₂-p₁), где

Задача 4.5. От воздуха массой 5 кг при постоянном объеме отводится 1800 кДж теплоты, при этом давление воздуха уменьшается в 3 раза. Определить температуру воздуха после охлаждения, приняв с_v=0,718 кДж/(кг×К).

Задача 4.6. Пусковой баллон ДВС заполняется продуктами сгорания так, что в конце заполнения они имеют давление 2,4 МПа при температуре 220 о С. Определить давление газа в баллоне, когда его температура сравняется с температурой окружающей среды, равной 15 о С, и выделенное количество теплоты, если вместимость баллона равна 100 л, теплоемкость продуктов сгорания с_v=0,735 кДж/(кг×К), показатель адиабаты 1,38.

Задача 4.7. В баллоне вместимостью 40 л избыточное давление воздуха должно иметь значение 12,43 МПа. Температура и давление в помещении, где установлен баллон, 18 о С и 0,102 МПа. Какую массу воздуха следует выпустить из баллона для поддержания в нем заданного давления, если за счет солнечной радиации температура сжатого воздуха повысилась на 10 о С? Определить также избыточное давление в баллоне, если при указанных условиях массу воздуха в нем уменьшать.

Ответ: Dm=0,2 кг; p_{2, изб}=12,86 МПа.

Задача 4.8. В резервуаре емкостью 1 м 3 находится воздух при давлении 0,5 МПа и температуре 20 о С. Как изменится температура и давление воздуха, если к нему подвести 275 кДж теплоты?

Задача 4.9. Баллон емкостью 60 л заполнен кислородом. Абсолютное давление кислорода р₁=10 МПа при температуре t₁=15 о С. Определить давление в баллоне и количество подведенной к кислороду теплоты, если температура в баллоне повысится до t₂=40 o С.

Ответ: р₂=10,87 МПа; Q=131 кДж.

Задача 4.10. Воздух расширяется в процессе р=0,5 МПа=const, при этом его объем изменяется от 0,35 до 1,8 м 3 . Температура в конце расширения равна 1500 о С. Определить температуру воздуха в начале процесса расширения, подведенное количество теплоты, работу, совершаемую в этом процессе, изменение внутренней энергии и энтальпии воздуха.

Решение: Температура воздуха в начале изобарного расширения

Приведенное количество теплоты

Изменение внутренней энергии

Задача 4.11. Определить расход охлаждающей воды через промежуточный холодильник компрессора, если в результате охлаждения сжатого воздуха до 17 о С при p=const его плотность увеличивается в 1,4 раза, а температура воды при этом возрастает на 20 К. Объемная подача компрессора при н.у. V н =350 м 3 /ч.

Задача 4.12. Какое количество теплоты необходимо подвести к 1 кг воздуха с температурой 20 о С, чтобы его объем при постоянном давлении увеличился в 2 раза? Определить температуру воздуха в конце процесса. Теплоемкость воздуха считать постоянной.

Ответ: q=296,6 кДж/кг; Т₂=586 К.

Задача 4.13. Теплота, подводимая к газу при постоянном давлении, затрачивается на изменение его внутренней энергии и совершение работы. Определить количество подводимой теплоты и изменение температуры воздуха, если работа расширения при изобарном нагревании 1 кг воздуха составляет 20,5 кДж.

Задача 4.14. 2 м 3 воздуха при постоянном давлении 0,3 МПа нагреваются от 10 до 160 о С. Приняв с_р=1 кДж/(кг×К), определить работу воздуха при расширении, изменение внутренней энергии и расход тепла для его нагревания. Изобразить процесс в p,v – и T,S – диаграммах.

Читайте также: Расточка блока цилиндров сроки

Ответ: L=318 кДж; Du=790 кДж; Q_p=1108 кДж.

Задача 4.15. 0,4 м 3 воздуха при температуре 20 о С нагревают при постоянном давлении р=0,6 МПа до температуры 100 о С. Определить: конечный объем; работу, совершенную воздухом; количество подведенного тепла и изменение внутренней энергии, считая зависимость теплоемкости от температуры прямолинейной.

Ответ: V₂=0,509 м 3 ; L=65,5 кДж; Q_р=224,5 кДж; Du=159 кДж.

Задача 4.16. При изобарном сжатии 1 кг азота отводится 100 кДж тепла. Определить недостающие начальные и конечные параметры газа, работу сжатия и изменение внутренней энергии, если начальная температура азота 130 о С, а давление, при котором протекает процесс, равно 0,2 Мпа. Теплоемкость газа в процессе считать постоянной.

Ответ: V₁=0,598 м 3 /кг; t₂=33 о С; V₂=0,454 м 3 /кг;

Задача 4.17. 0,25 м 3 воздуха изобарно увеличивают объем в два раза вследствие подвода к газу 210 кДж тепла. Приняв k=1,4, определить работу, совершенную газом при расширении, и давление, при котором совершается процесс.

Задача 4.18. В цилиндре под поршнем находится воздух при абсолютном давлении р₁=0,12 МПа. Определить перемещение поршня и давление р₂ в конце процесса изотермического сжатия, если на поршень дополнительно положить груз G=5 кг. Диаметр поршня d=100 мм, высота начального положения поршня h₁=500 мм.

Дополнительная сила, создаваемая грузом: Dр=G_g=5×9,81=49 Н.

Дополнительное давление, создаваемое грузом:

Конечное давление p₂=p₁+Dp=0,12+0,00625=0,12625МПа.

Объем цилиндра в начальном состоянии

Объем после процесса изотермического сжатия

Высота положения поршня после сжатия

Перемещение поршня Dh=h₁ – h₂=0,5 – 0,475=0,025м.

Задача 4.19. На сжатие 5 кг азота N₂ при t=1000 о С затрачена работа 1800 кДж. Определить давление в объем, занимаемый азотом в конце сжатия, если начальное давление р₁=0,25 МПа.

Задача 4.20. В процессе подвода теплоты при t=650 о С=const рабочее тело (СО₂) расширяется в три раза до давления 5 МПа. Определить начальные давления и плотность рабочего тела, а также подведенное количество теплоты, если массовый расход углекислого газа составляет 1000 кг/ч.

Ответ: р₁=15 МПа; r=86 кг/м 3 ; Q=53,2 кВт.

Задача 4.21. При изотермическом расширении 0,25 кг кислорода в цилиндре поршневой машины давление понижается от 12,5 до 5,6 МПа, а поршень перемещается на 50 мм. Определить температуру кислорода, подведенное количество теплоты и произведенную работу, если диаметр цилиндра равен 220 мм.

Задача 4.22. Воздух массой 1 кг при давлении р₁=0,1 МПа и температуре t₁=30,0 о С сначала сжимается изотермически до давления р₂=1 МПа, затем расширяется при постоянном давлении до десятикратного объема, после чего, охлаждаясь при постоянном объеме, принимает первоначальное состояние. Определить параметры воздуха в начале и конце каждого процесса, а также для каждого процесса изменения внутренней энергии и энтальпии, работу и количество теплоты. Изобразить изменение соcтаяния воздуха в координатах V,p и S,T.

Задача 4.23. При изотермическом расширении 0,3 м 3 кислорода давление понижается от 0,3 МПа до 0,1 МПа. Определить конечный объем и работу расширения, если t=20 о С.

Задача 4.24. При изотермическом сжатии 2 кг воздуха с температурой 30 о С и начальным давлением 0,1 МПа объем его уменьшается в 4 раза. Определить конечное давление воздуха и количество отведенного тепла. Изобразить процесс в p,V- и T,S-диаграммах.

Ответ: р₂=0,4 МПа; L=-256,35 кДж; Q=L.

Задача 4.25. Какое количество тепла нужно подвести к кислороду, чтобы объем газа увеличился в 4 раза и стал равным 0,5 м 3 , а температура газа при этом не изменялась? Начальное давление газа равно 0,8 МПа.

Задача 4.26. 500 л воздуха при давлении р₁=0,1 МПа и температурное t₁=15 о С изотермически сжимаются до 0,5 МПа. Определить конечный объем, работу сжатия и количество отводимого тепла.

Задача 4.27. 2 кг кислорода с начальным давлением р₁=0,12 МПа и начальной температурой t₁=37 о С сжимаются адиабатно до десятикратного уменьшения объема. Приняв k=1,4, определить конечные параметры газа, работу сжатия и изменение внутренней энергии газа. Изобразить процесс в p,V- и T,S-диаграммах.

Решение: Конечное давление определим из уравнения

Конечную температуру найдем из соотношения

Начальный объем согласно уравнению состояния

Изменение внутренней энергии в адиабатном процессе DU=-L=605 кДж.

Задача 4.28. Воздух массой 1 кг при температуре t₁=-20 о С и давлении р₁=0,1 МПа адиабатно сжимается до давления р₂=0,8 МПа. Определить удельный объем воздуха и его температуру в конце сжатия и затраченную работу.

Ответ: V₂=0,166 м 3 /кг; Т₂=462 К; L=-149 кДж.

Задача 4.29. Воздух массой 1 кг при температуре t₁=25 о С и давлении р₁=0,102 МПа адиабатно сжимается до давления р₂=2 МПа. Определить удельные изменения внутренней энергии и энтальпии воздуха, работу деформации и располагаемую работу.

Ответ: Du=298 кДж/кг; Dl=420 кДж/кг;

Задача 4.30. В газовой турбине адиабатно расширяется 1000 кг/ч воздуха от состояния р₁=0,8 МПа, t₁=650 о С до р₂=2 МПа. Определить температуру воздуха на выходе из турбины, изменение внутренней энергии воздуха проходящего через турбину за 1 с, и теоретическую мощность турбины.

Ответ: T₂=509 К; Du=90 кДж/кг; N_т=40 кВт.

Задача 4.31. Углекислый газ расширяется по адиабате в турбине, мощность которой равна 1000 кВт. Определить массовый расход углекислого газа, если его давление и температура на входе в турбину 0,32 МПа и 827 о С, а давление на выходе 0,15 МПа. Какой будет мощность турбины, если вместо углекислого газа [с_р=1,13 кДж/(кг×К)] в ней будет расширяться то же количество гелия [с_р=5,2 кДж/(кг×К)] при тех же исходных данных?

Задача 4.32. В цилиндре ДВС воздух, имеющий температуру t₁=17 о С и давление р₁=0,1 МПа, сжимается по адиабате, а затем при р=const к нему подводится количество теплоты 150 кДж . В конце изобарного процесса температура t₃=650 о С. Определить степень адиабатного сжатия e=J₁/J₂, давление р₂=р₃ и работу адиабатного сжатия.

Ответ: e=11; р₂=2,87 МПа; l=-347 кДж/кг.

Задача 4.33. Адиабатно расширяется 1 кг воздуха с температурой t₁=20 о С и давлением р₁=0,8 МПа до давления р₂=0,2 МПа. Определить параметры состояния в конце процесса расширения, работу процесса и изменение внутренней энергии газа.

Ответ: Т₂=198 К; J₂=0,284 м 3 /кг; l=68 кДж; DU=-68 кДж.

Читайте также: Фиксатор заднего цилиндра мтз

Задача 4.34. Адиабатным расширением температура воздуха понижается от 20 о С до -10 о С. При этом давление понижается до 740 мм рт.ст. Определить начальное давление воздуха.

Задача 4.35. Адиабатно сжимается 1 кг азота, в результате чего давление повышается от 0,1 МПа до 1,0 МПа, при этом затрачивается работа 200 кДж. Определить начальную и конечную температуру азота.

Задача 4.36. При политропном сжатии 0,5 кг воздуха давление меняется от 0,1 МПа до 1,0 МПа. При этом температура повышается от 18 о С до 180 о С. Определить показатель политропы, объем воздуха в начале и в конце сжатия и теплоту процесса.

Решение: Показатель политропы определяется по уравнению политропы.

После преобразований получим

Объем воздуха в начале сжатия

Объем воздуха в конце сжатия

В процессе отводится теплота, так как теплоемкость процесса отрицательна. Отводимая теплота Q=mcDt=0,5×0,48×162=38,9 кДж.

Задача 4.37. В поршневом детонаторе (расширительной машине) установки глубокого охлаждения политропно расширяется воздух от начального давления р₁=20 МПа и температуры t₁=20 о С до конечного давления р₂=1,6 МПа. Показатель политропы n=1,25. Определить параметры воздуха в конце расширения, удельные значения изменения внутренней энергии и энтальпии, количества теплоты, работы процесса и располагаемой работы.

Ответ: Т₂=177 К; J₂=0,032 м 3 ; Du=-82,4 кДж; Dl=-116,6 кДж;

q=52,7 кДж/кг; l=133 кДж/кг; l₀=166,4 кДж/кг.

Задача 4.38. Воздух, расширяясь, проходит через следующие состояния:

Для процессов 1-2, 2-3, 3-4 определить значения показателя политропы и указать название процесса и алгебраический знак работы.

3-4 – изотерма n=1, l_3-4 3 от давления р₁=0,1 МПа до давления р₂=0,8 МПа объем его уменьшился в 6 раз.

Ответ: n=1,16; Q=-2226 кДж; с=-1,1 кДж/(кг×К); Du=1484 кДж; l=-3737 кДж.

Задача 4.41. В политропном процессе заданы начальные параметры 1 кг воздуха: р₁=0,1 МПа; t₁=0 о С – и конечные: р₂=0,8 МПа и J₂=0,14 м 3 /кг. Определить показатель политропы n, количество теплоты q, изменение внутренней энергии Du, изменение энтальпии Dl, работу деформации и располагаемую работу; изменение энтропии DS.

Ответ: n=1,21; q=-83 кДж/кг; Du=83 кДж/кг; Dl=117,6 кДж/кг;

l=-168 кДж/кг; l₀=-201 кДж/кг; Ds=-0,25 кДж/(кг×К).

Задача 4.42. 2 кг азота, начальные параметры которого р₁=0,1 МПа и t₁=27 о С, сжимаются политропно до десятикратного уменьшения объема при n=1,3. Определить начальный и конечный объем газа, конечные давление и температуру, работу процесса, количество тепла, отводимое от газа, и величину изменения внутренней энергии. Изобразить процесс в р,J — и T,s – диаграммах.

L=-590 кДж; DU=443 кДж; Q=-147 кДж.

Задача 4.43. 15 м 3 кислорода сжимаются в 7 раз по политропе с n=1,3. Начальная температура газа t₁=17 о С, а начальное давление р₁=770 мм рт.ст. Определить конечные температуру, давление газа и удельный объем, произведенную работу, теплоту, изменение внутренней энергии и энтальпии. Изобразить политропный процесс в р,J — и T,S – диаграммах.

Ответ: t₂=248 о С; р₂=1,3 МПа; J₂=0,107 м 3 /кг; L=-4120 кДж;

Q=-1020 кДж; DU=3100 кДж; DI=4350 кДж.

1. Дать определения основным термодинамическим процессам. Написать уравнения основных процессов.

2. Написать формулы соотношений между параметрами p, V и Т для каждого процесса.

3. Формулировка первого закона термодинамики.

4. Почему в адиабатном процессе расширения тела температура убывает, а при сжатии увеличивается?

5. Какой процесс называется политропным?

6. Каковы значения показателя политропы для основных процессов?

7. Написать уравнение теплоемкости политропного процесса и показать, что из данного уравнения можно получить теплоемкости при всех основных термодинамических процессах.

8. По каким уравнениям вычисляется изменение энтропии в изохорном, изобарном, изотропном, адиабатном и политропном процессах.

1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб. пособие для вузов. – 3-е изд., исп. и доп. – М.: Высшая школа, 1980.-469 с., ил.

2. Ерохин В.Г., Маханько М.Г. Сборник задач по основам гидравлики и теплотехники: Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1979. -240 с., ил.

3. Задачник по технической термодинамике и теории тепломассообмена: Учеб. пособие для энергомашиностроит. спец. вузов /В.Н. Афанасьев, С.И. Исаев, И.А. Кожинов и др.; Под. ред. В.И. Крутова и Г.Б. Петражицкого. – М.: Высшая школа, 1968. — — 383 с.: ил.

4. Анисимова Т.М., Потапова Н.В. Общая теплотехника: Пособие по решению задач. – Л.: СЗПИ. 1973. – 187 с.

Обозначения

T – абсолютная температура, К;

R_m — универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль×К);

R – газовая постоянная, Дж/(кг×К) ;

r — плотность рабочего тела, кг/м 3 ;

L – механическая работа, Дж;

l₀ – располагаемая удельная работа, дж/кг;

u – удельная внутренняя энергия, Дж/кг;

l – удельная энтальпия, Дж/кг;

s – удельная энтропия, Дж/(кг×К).

Приложение 1

Значения mи R для некоторых газов

Газы	Химическое обозначение	m, кмоль/кг	R, Дж/(кг×К)
азот	N₂	28,013	296,015
аммиак	NH₃	17,030	488,215
аргон	Ar	39,948	208,128
воздух	—	28,960	287,195
водород	H₂	2,014	4128,252
водяной пар	H₂O	18,015	461,512
гелий	He	4,0026	2077,224
кислород	O₂	31,999	259,829
метан	CH₄	16,043	518,251
окись углерода	CO	28,0105	269,827
углекислый газ	CO₂	44,010	188,918

Приложение 2

Единицы	кгс/м 2	Паскаль (Па)	Техническая атмосфера (ат)	Физическая атмосфера (атм)
1 кгс/м 2	1	9,80665	1×10 -4	0,96783×10 -4
1 Па	0,101972	1	0,101972×10 -4	0,986923×10 -5
1 ат	1×10 4	9,80665×10 4	1	0,96783
1 атм	1,03323×10 4	1,01325×10 5	1,03323	1
1 бар	10197,2	1×10 5	1,01972	1,01972
1 мм рт. ст.	13,595	133,322	13,56×10 -4	13,16×10 -4
1 мм вод.ст.	1	9,80665	1×10 -4	0,96783×10 -4

Единицы	Бар	мм рт.ст.	мм вод.ст.
1 кгс/м 2	9,80665×10 -5	735,55×10 -4	1
1 Па	1×10 -5	750,06×10 -5	0,101972
1 ат	0,980665	735,55	1×10 4
1 атм	1,01325	760	1,03323×10 4
1 бар	1	750,06	10197,2
1 мм рт.ст.	0,001333	1	13,595
1 мм вод.ст.	0,980665×10 -4	735,55×10 -4	1

Приложение 3

Приложение 4

Газ	Истинная теплоемкость при p=const, кДж/(моль×К)	Средняя теплоемкость при p=const, кДж/(кг×К)
N₂	mс_р=28,5372+0,005390t
O₂	mс_р=29,5802+0,006971t
H₂	mс_р=28,3446+0,003152t
CO	mс_р=28,7395+0,005862t
CO₂	mс_р=41,3597+0,014498t
SO₂	mс_р=42,8728+0,013204t
воздух	mс_р=28,7558+0,005721t
H₂O(пар)	mс_р=32,8367+0,011661t