Меню

Азот нагревался при постоянном давлении причем ему была сообщена теплота

Р А З Д Е Л II

1. Определите удельные теплоемкости СVи СPгазов: гелия (Не), водорода (Н2), углекислого газа (СО2).

(1) 3,12 кДж/кг×К, 5,19 кДж/кг×К; 2) 10,4 кДж/кг×К, 14,6 кДж/кг×К; 3) 567 Дж/кг×К, 756 Дж/кг×К).

2.Плотность некоторого двухатомного газа при нормальных условиях r = 1,43 кг/м 3 . Найдите удельные теплоемкости СV и Ср этого газа.

(650 Дж/кг×К; 910 Дж/кг×К).

3. Молярная масса некоторого газа m = 0,03 кг/моль, отношение СР/CV = 1,4. Найдите удельные теплоемкости CV и СР этого газа.

(693 Дж/кг×К; 970 Дж/кг×К).

4. Вычислите удельные теплоемкости при постоянном объеме СV и при постоянном объеме CР для водорода и неона, принимая эти газы за идеальные.

для водорода: 1,04×10 4 Дж/кг×К; 1,46×10 4 Дж/кг×К;

для неона: 6,24×10 2 Дж/кг×К; 1,04×10 3 Дж/кг×К;

5. Вычислите молярные теплоемкости СmV и СmР, а затем удельные теплоемкости СV и СР для кислорода.

(21 Дж/моль×К; 29 Дж/моль×К; 650 Дж/моль×К; 910 Дж/кг×К).

6. Трехатомный газ под давлением Р = 240 КПа при температуре t = 20°С занимает объем V = 10 л. Определите теплоемкость СР этого газа при постоянном давлении.

7. Азот нагревается при постоянном давлении, при этом ему было сообщено количество теплоты 21 кДж. Определите работу, которую совершил при этом газ и изменение его внутренней энергии.

8. Кислород, занимавший при давлении Р1 = 1 МПа объем V1 = 5л, расширяется в три раза. Определите конечное давление и работу, совершенную газом. Рассмотрите следующие процессы: 1) изотермический; 2) адиабатический.

((1) 0,33 МПа; 5,5 кДж; (2) 0,21 МПа; 4,63 кДж).

9.Двухатомный идеальный газ, занимавший при давлении 300 кПа объем 4л, расширяют до объема 6л, при этом давление падает до значения 100 кПа. Процесс происходит сначала по адиабате, а затем по изохоре. Определите работу сил давления газа, изменение его внутренней энергии и количество поглощенной теплоты при этом переходе.

(450 Дж; -1500 Дж; — 1050 Дж).

10.При адиабатическом сжатии кислорода массой m= 1 кг совершена работа А = 100 кДж. Какова будет конечная температура Т2 газа, если до сжатия кислород находился при температуре Т1 = 300К?

11.Определите работу адиабатического расширения водорода массой m= 4г, если температура газа снизилась на DТ = 10К?

12.Кислород массой 2 кг занимает объем 1 м 3 и находится под давлением 0,2 МПа. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объема 3 м 3 , а затем, при постоянном объеме, до давления 0,5 МПа. Определите: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) совершенную им работу; 3) количество теплоты, переданной газу. Постройте график процесса.

( 1) 3,25 МДж; 2) 0,4 МДж; 3) 3,65 МДж).

13.Азот массой 2 г, имевший температуру Т1 = 300К, был адиабатически сжат так, что его объем уменьшился в n = 10 раз. Определите конечную температуру Т2 газа и работу А сжатия.

14.Из баллона, содержащего водород под давлением 1 МПа при температуре 300 К, выпустили половину находившегося в нем газа. Определите конечную температуру и давление, считая процесс адиабатическим.

Читайте также:  Электрические клапана для регулирования давления

15. При изотермическом расширении одного моля кислорода, имевшего температуру Т = 300 К, газ поглотил теплоту Q = 2 кДж. Во сколько раз увеличился объем газа?

16. Азот массой m = 5 кг, нагретый на DТ = 150 К, сохранил неизменный объем. Найдите теплоту Q, сообщенную газу, изменение DU внутренней энергии и работу А, совершенную газом.

(7,75 МДж; DU = Q; А = 0).

17. Водород занимает объем V1 = 10 м 3 при давлении Р1 = 100 кПа. Газ нагрели при постоянном объеме до давления Р2 = 300 кПа. Определите изменение внутренней энергии DU газа, работу газа А, теплоту Q, сообщенную газу.

18.Кислород быт нагрет при неизменном объеме V = 50 л. При этом давление газа изменилось на DР = 0,5 МПа. Найдите теплоту Q, сообщенную газу.

19. Гелий массой m = 1г был нагрет на DТ = 100 К при постоянном давлении Р. Определите теплоту Q, переданную газу, работу расширения и приращение внутренней энергии DU.

(520 Дж; 208 Дж; 312 Дж).

20. Водород массой m = 10 г нагрели на DТ = 200 К, причем газу сообщили теплоту Q = 40 кДж. Найдите изменение внутренней энергии DU и работу А, совершенную газом.

21. Определите теплоту Q, необходимую для нагревания водорода массой 100 г на DТ = 200К, если нагревание происходит: 1) при постоянном объеме; 2) при постоянном давлении.

22. Определите удельные теплоемкости СV и СP газообразного оксида углерода СО.

(742 Дж/кг×К; 1039 Дж/кг×К ).

23. Газ совершает цикл Карно. Температура охладителя Т2 = 290 К. Во сколько раз увеличится КПД цикла, если температура нагревателя повысится от 1.

.

24. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. При этом 80% тепла, полученного от нагревателя, передается холодильнику. Количество тепла, получаемого от нагревателя Q1 = 6,25 кДж. Найдите КПД цикла и работу, совершаемую за один цикл.

25. Совершая цикл Карно, газ отдал охладителю теплоту Q2 = 4 кДж. Работа цикла А = 1 кДж. Определите температуру нагревателя, если температура охладителя Т2 = 300К.

26.Газ совершает цикл Карно. Работа изотермического расширения газа А1 = 5 Дж. Определите работу изотермического сжатия, если термический КПД цикла h= 0,2.

27.Газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя Т1 = 470К, а охладителя Т2 = 280 К. При изотермическом расширении газ совершает работу А = 100 Дж. Определите термический КПД цикла, а также теплоту Q2, которую газ отдает охладителю при изотермическом сжатии.

28.Газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя Т1 в четыре раза выше температуры охладителя Т2. Какую долю теплоты, полученной за один цикл от нагревателя, газ отдает холодильнику?

29. Идеальный двухатомный газ, содержащий количество вещества n = 1 моль, находящийся под давлением Р1= 0,1 МПа при температуре Т1= 300 К, нагревают при постоянном объеме до давления Р2= 0,2 МПа. После этого газ сначала изотермически расширился до начального давления Р1, а затем был изобарически сжат до начального объема V1. Постройте график циклического процесса. Определите температуру Т газа (в градусах Кельвина) для характерных точек цикла и его термический КПД.

Читайте также:  Высокое давление только пульс как убрать

2 = Т3 = Т1× =600 К; 0,099 » 0,1)

30. Температура горения некоторого химического топлива в воздухе при нормальном давлении равна Т1 = 1500К. Каков теоретический предел для КПД тепловой машины, использующей данное топливо? Роль холодильника выполняет окружающий воздух с температурой Т2 = 300К.

31.Тепловая машина, совершая цикл Карно, за один цикл производит работу 1 кДж. Температура нагревателя 400 К, а холодильника 300 К. Определите: 1) КПД машины; 2) количество теплоты, получаемой машиной от нагревателя за цикл; 3) количество теплоты, отданной холодильнику за цикл.

(1) 25%; 2) 4 кДж; 3)3 кДж.)

32. Идеальный газ совершает цикл Карно, 60% количества теплоты, полученной от нагревателя, отдает холодильнику. Температура холодильника 7°С. Определите температуру нагревателя.

33. Идеальный газ совершает цикл Карно. Работа изотермического расширения газа равна 5 Дж. Определите работу изотермического сжатия, если термический КПД цикла равен 0,2 .

34. Холодильная машина работает по обратимому циклу Карно в интервале температур t1= 27C и t2= -3C Рабочее тело — азот, масса которого равна 0,2 кг. Определите количество теплоты, отбираемой от охлаждаемого тела, и работу внешних сил за цикл, если отношение Vmaxк V minравно 5.

35.Определите изменение энтропии при изотермическом расширении кислорода массой m = 10 г от объема V1 = 25 л до объеме V2 = 100 л.

36.Кислород, масса которого 0,2 кг нагревают от температуры Т1 = 300К до Т2 = 400К. Найдите изменение энтропии, если известно, что начальное и конечное давление газа одинаковы.

.

37. Найдите изменение энтропии DS при превращении массы m = 10 г льда при t = -20°C в пар, температура пара 100°С. Удельная теплоемкость льда Сл = 2,1 кДж/К×кг, удельная теплота плавления l=335 кДж/кг. Удельная теплота парообразования воды при 100°С 2,26×10 6 Дж/кг. Удельная теплоемкость воды Св = 4,19 кДж×кг.

.

38. В результате изохорического нагревания 1 кг водорода давление Р газа увеличилось в два раза. Определите изменение энтропии газа.

39.Найдите изменение энтропии при нагревании 100 г воды от 0 до 100°С и последующем превращении воды в пар при той же температуре.

40. Найдите изменение энтропии при изобарическом расширении 4 г азота от объема V1 = 5 л до объема V2 = 9 л.

Источник

7 Изобарные процессы

7.21 В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится воздух при температуре 500 ºC. Вследствие подвода теплоты конечный объем воздуха увеличился в 2,2 раза.

В процессе расширения воздуха давление в цилиндре практически оставалось постоянным.

Найти конечную температуру воздуха и удельные количества теплоты и работы, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

Ответ: t2=1428 ºC, l=266,3 кДж/кг, qp=1088,7 кДж/кг.

7.22 Для изобарного процесса воздуха дано: t1=30 ºC, t2=150 ºC. Определить работу процесса (ω). Принять, что воздух – идеальный газ.

Ответ: ω=34,4 кДж/кг.

7.23 (Вариант 21) Смесь, состоящая из СО2 и СО, задана массовыми долями (gCO2 и gCO). Имея начальные параметры – давление р1=0,5 МПа и температуру t1=27 ºC, смесь расширяется при постоянном давлении до объема V2=ρV1.

Читайте также:  Артериальное давление считается нормальным если

Определить газовую постоянную смеси, ее начальный объем V1, параметры смеси в состоянии 2, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоту и работу расширения в процессе 1-2, если масса смеси m.

Таблица 1 – Исходные данные

gCO2 gCO m, кг ρ=V2/V1
0,2 0,8 0,8 4,5

Указание. Теплоемкости газов CO2 и CO принять зависящими от температуры. Их численные значения выбрать из приложения 2.

7.24 В камере сгорания ГТУ к воздуху подводится теплота при постоянном давлении, в результате чего температура воздуха повышается с 450 до 1000 К. Найти подведенное удельное количество теплоты: а) считая теплоемкость воздуха постоянной и равной ее значению при начальной температуре; б) учитывая зависимость истинной теплоемкости [кДж/(кг·К)] от температуры по формуле ср=0,935+0,24·10 -3 Т-0,0291·10 -6 Т²; в) используя табл. 3 Приложения.

Ответ: а) qp=561,6 кДж/кг; б) qp=601,1 кДж/кг; в) qp=594,2 кДж/кг.

7.25 В цилиндре ДВС к воздуху подводится количество теплоты 8120 кДж/кмоль при p=const. Определить расстояние поршня от верхней мертвой точки в конце этого процесса и работу, совершенную воздухом, если объем камеры сжатия составляет 250 см³, диаметр цилиндра D=80 мм, начальная температуры воздуха t1=540 ºС.

Ответ: х=17 мм, l=80 кДж/кг.

7.26 Для использования теплоты отходящих газов двигателя мощностью N=2500 кВт установлен подогреватель, через который проходит L=60000 м³/ч воздуха при температуре t1=15 ºC и давлении р=0,101 МПа. Температура воздуха после подогревателя равна 75 ºС. Определить, какая часть теплоты топлива использована в подогревателе. КПД двигателя принять равным 0,33. Зависимость теплоемкости от температуры линейной.

Ответ: 71%.

7.27 В цилиндре диаметром 80 мм содержится 1 л воздуха при избыточном давлении 0,2 МПа и температуре 27 ºС. Барометрическое давление 750 мм рт. ст. До какой температуры следует нагреть воздух в цилиндре, чтобы движущийся без трения поршень поднялся на 60 мм при постоянном давлении?

Ответ: t2=117 ºC.

7.28 12 г идеального газа занимают объем 4·10 -3 м³ при температуре 7 ºС. После нагревания газа при постоянном давлении его плотность стала равна 6·10 -4 г/см³. До какой температуры нагрели газ?

Ответ: t2=1127 ºC.

7.29 Азот нагревался при постоянном давлении, причем ему было сообщено количество теплоты 21 кДж. Определить работу, которую совершил при этом газ, и изменение его внутренней энергии.

Ответ: L=6 кДж, ΔU=15 кДж.

7.30 До какой температуры будет нагрет углекислый газ (СО2) объемом V1, если сообщить ему теплоту Q, кДж, при постоянном абсолютном давлении р? Начальная температура газа t1=100 ºC. Определить объем газа в конце процесса нагрева, а также удельные значения изменений внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессе. Теплоемкость газа принять не зависящей от температуры.

Таблица 2 – Числовые данные к задачам

Вариант V1, м 3 р, МПа Q, кДж
0,1 0,9 710

Ответ: t2=750 ºC, V2=0,3 м³, Δu=434 кДж/кг, Δh=556 кДж/кг, Δs=0,864 кДж/(кг·К.

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Источник

Adblock
detector