Основы термодинамики

Уравнение Менделеева-Клайперона, газовая постоянная. Отношение абсолютных давлений и температур. Нахождение количества теплоты произвольной массы газа в изобарном процессе. Состояние идеального газа. Работа в изотермическом и адиабатном процессах.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Задача 1

В закрытом сосуде емкостью V=1,4 м? содержится воздух при давлении
и температуре 25°С() В результате охлаждения сосуда, воздух, содержащийся в нем, теряет теплоту Q=130кДж. Принимая теплоёмкость воздуха постоянной, определить давление и температуру, которые установятся в сосуде после охлаждения.

Справка: К= 1,4; м= 28,96; =20,93 КДж/кмоль?К;=29,31 КДж/кмоль?К

№ варианта	V,м?		°С	Q, кДж
29	1,8	0,8	25	130

Сосуд закрытый, значит V - const (процесс изохорный)

Газовая постоянная

Масса газа в ёмкости из уравнения состояния газа

=16,8кг

удельная теплоёмкост



в изохорном процессе количество теплоты подведенной к рабочему телу равно изменению внутренней энергии: dU=Q , отсюда:

Q=m()

Согласно закона Шарля в изохорном процессе отношение абсолютных давлений прямо пропорционально отношению абсолютных температур:

отсюда

Задача 2

Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть объем V=1,4 м? воздуха при постоянном избыточном давлении =0,8МПа(0,8?Па) от температуры=25°С(298°К) до температуры =600°С(873°К)? Какую работу при этом совершит воздух, если барометрическое давление равно 101325 Па ?

Справка : К= 1,4 ; м= 28,96; =20,93 КДж/кмоль?К ;=29,31 КДж/кмоль?К

№ варианта	V,м?		°С	,
29	1,8	0,8	25	1,7



P=const, процесс изобарный

Газовая постоянная

287,1

Абсолютное давление P==800000+101325=901325Па

Масса газа в ёмкости из уравнения состояния газа:

=18,9кг

удельная теплоёмкость

находим количество теплоты согласно выражения для определения количества теплоты для произвольной массы газа в изобарном процессе:

Q=m(-)=1012?18,9(873-298)=10,99?Дж

Работа в изобарном процессе:

А=(-)

Удельный объем находим из уравнения Менделеева-Клайперона:

Pv=RT



Где Р - абсолютное давление

P==800000+101325=901325Па

А=(-)=

Задача 3

Воздух массой М=1,4кг с температурой и давлением сжимается, изотермически до конечного давления . Определить конечный объем, затраченную работу и количество теплоты, отводимой от воздуха.

Справка: К= 1,4; м= 28,96; =20,93 КДж/кмоль?К;=29,31 КДж/кмоль?К

.№ варианта	М,кг		°С
29	1,8	0,8	25	1,7

Процесс изотермический Т=const

Газовая постоянная

287,1



Объём найдем из уравнения состояния идеального газа для произвольной массы

PV=mRT

Удельный объем находим из уравнения Менделеева-Клайперона

Pv=RT

Работа в изотермическом процессе

=64480,55Дж

Физический смысл отрицательного значения работы состоит в том, что не газ, а внешние силы, приложенные к газу, совершают работу, т.е. поршень в цилиндре перемещается за счет внешнего усилия, действующего на него.

Так как в изотермичесом процессе , соответственно

64480,55Дж

изотермический теплота работа идеальный газ



Задача 4

Воздух массой М=1,4кг при начальной температуре и давлении сжимается адиабатно до конечного давления Определить конечный объем, конечную температуру и затрачиваемую работу.

A=?

Справка: К= 1,4 ; м= 28,96; =20,93 КДж/кмоль?К ;=29,31 КДж/кмоль?К

.№ варианта	М,кг		°С
29	1,8	0,8	25	1,7

Процесс адиабатный S=const

Газовая постоянная

287,1

первоначальный объём находим из уравнения состояния идеального газа для произвольной массы:

PV=mRT

Конечный объём вычисляем из уравнения состояния газа для адиабатного процесса



Конечную температуру вычислим из уравнения состояния идеального газа для произвольной массы

PV=mRT

Работа в адиабатном процессе

Физический смысл отрицательного значения работы состоит в том, что не газ, а внешние силы, приложенные к газу, совершают работу, т.е. поршень в цилиндре перемещается за счет внешнего усилия, действующего на него.

Задача 5

Воздух массой М=1,4кг при начальной температуре =25°С=298°К и давлении =0,8 сжимается политропно при показателе политропы п=1,2 до конечного давления Определить конечный объем, конечную температуру и затрачиваемую работу.

A=?

Справка: К= 1,4 ; м= 28,96; =20,93 КДж/кмоль?К;=29,31 КДж/кмоль?К

.№ варианта	М,кг
29	1,8	0,8	25	1,7

Газовая постоянная

287,1

первоначальный объём находим из уравнения состояния идеального газа для произвольной массы

PV=mRT

Конечный объём вычисляем из уравнения состояния газа политропного процесса

Конечную температуру вычислим из уравнения состояния идеального газа для произвольной массы

PV=mRT



Работа в адиабатном процессе

Размещено на Allbest.ru

...