Решение задач с использованием законов термодинамики
Другие проекты автора
Описание проекта
Практическое занятие
Тема:Решение задач с использованием законовтермодинамики
Цели:
научиться применять законы термодинамики для решения задач;
проанализировать особенности расчета теплоты, работы, внутренней энергии и изменения энтальпии для разных видов процессов идеальных газов.
Задания:
рассмотреть алгоритм и примеры решения задач;
решить задачи согласно своему варианту;
сделать вывод и указать законы и уравнения, используемые для решения задач.
Алгоритм решения задач
1прочитать условие задачи;
2определить рассматриваемый раздел теплотехники и сущностьрассматриваемого процесса;
3провести кодирование условия задачи;
4 перевести величины в систему СИ;
5определить основное расчетное уравнение;
6 выделить известные и искомые величины;
7 провести необходимые математические преобразования;
8 сделать вычисления;
9 оценить реальность полученных результатов;
10 написать ответ.
Примеры решения задач
Задача 1
В закрытом сосуде заключен газ при разряжении рв1=50 мм.рт.ст. и температуре t1=700c.Показания барометра рб=760 мм.рт.ст.
До какой температуры нужно охладить газ, чтобы разряжение стало равным рв2=100 мм.рт.ст.?
Дано: СИ Решение:
m=1кг По условию задачи происходит изменение
рв1=50 мм.рт.ст 6650 Па состояния газа в сосуде. При этом меняются его
t1=700c 343К параметры. Соотношение между параметрами
рб=760 мм.рт.ст. 101080 Па можно описать законом Шарля:
рв2=100 мм.рт.ст 1330 Па 
t2 -? В формулу входят абсолютные давления.
Запишем их:
.
Из закона Шарля выводим конечную температуру и делаем преобразования:
.
Подставим численные значения:
.
Ответ: 
=45,80С.
Задача 2
Воздух массойm=5кг с начальным давлением р1=1,5 МПа и температуройt1=1570С , изотермически расширяется до v2=4v1.
Определить объемы v1 и v2, конечное давление р2 и работу расширения l.
Дано: СИ Решение:
m=5кг По условию задачи происходит изменение состояния
р1=1,5 МПа идеального газа – воздуха в результате осуществления
t1=1570С 430 к изотермического процесса.
v2=4v1 Начальный объем газа определяем из уравнения
t=const состояния идеального газа:
v1-? v2-?
р2-? l-? 
;
Газовая постоянная воздуха R=286,7 кДж/(кг К).
Подставим численные значения:
.
Конечный объем равен: 
.
Давление в конце процесса можно определить по закону Бойля-Мариотта:
.
.
Определяем работу расширения для изотермического процесса:
После подстановки численных значений, получаем:
Ответ: 
, 
; 
; 
Задачи для самостоятельного решения
Задача 1
Найти полное изменение внутренней энергии V, м3 газа, если температура его понижается от t1 до t2. Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной. Начальное давление газа составляет Р1.
Данные вариантов приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Данные вариантов
Параметр | Единицы измерения | ВАРИАНТ | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
газ | H2O | СО2 | O2 | N2 | воздух | CO2 | O2 | H2O | N2 | СО2 | |
V | м3 | 3,5 | 2,7 | 4,2 | 3,6 | 4,8 | 2,9 | 5,1 | 4,3 | 3,9 | 5,3 |
t1 | 0C | 270 | 310 | 250 | 430 | 390 | 470 | 180 | 210 | 360 | 560 |
t2 | 0C | 30 | 70 | 60 | 110 | 80 | 150 | 20 | 90 | 60 | 170 |
Р1 | бар | 6,0 | 3,0 | 4,0 | 7,0 | 5,0 | 2,0 | 8,0 | 9,0 | 2,0 | 6,0 |
Задача 2
В резервуаре вместимостью 7,5 м3 находится воздух при давлении р1 и температуре t1.В результате подвода тепла при постоянном объеме, температура газа возросла доt2.
Определить давление воздуха в конце процесса, полное количество подведенной теплоты и полное изменение энтальпии, если зависимость теплоемкости от температуры нелинейная.
Данные вариантов приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Данные вариантов
Параметр | Единицы измерения | ВАРИАНТ | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
t1 | 0C | 300 | 113 | 200 | 417 | 500 | 339 | 186 | 100 | 400 | 571 |
t2 | 0C | 772 | 800 | 562 | 1000 | 808 | 500 | 400 | 483 | 669 | 700 |
Р1 | МПа | 1,2 | 1,7 | 2,3 | 2,5 | 1,9 | 2,1 | 1,8 | 1,6 | 2,7 | 2,2 |
Задача 3
К газу в круговом процессе подведено q, кДж тепла. Термический КПД равен 
. Определить работу, полученную в цикле.
Данные вариантов приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Данные вариантов
Параметр | Единицы измерения | ВАРИАНТ | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
Q | кДж | 35 | 100 | 78 | 65 | 40 | 95 | 150 | 69 | 186 | 171 |
| % | 42 | 35 | 44 | 37 | 48 | 45 | 41 | 36 | 39 | 43 |
Задача 4
Максимальная температура газов в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) составляет t1. Минимальная температура, с которой газы выходят из цилиндра двигателя, равнаt2. Определить термический КПД цикла, считая, что двигатель работает по циклу Карно.
Данные вариантов приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Данные вариантов
Параметр | Единицы измерения | ВАРИАНТ | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
t1 | 0C | 1900 | 1700 | 1800 | 1950 | 2000 | 1850 | 1750 | 2000 | 1650 | 1900 |
t2 | 0C | 300 | 200 | 350 | 450 | 500 | 200 | 400 | 400 | 300 | 350 |
Задача 5
При совершении обратного цикла от источника теплоты с низкой температурой отнимается теплота в количестве q2 и затрачивается работа, равная l. Определить, чему равен холодильный коэффициент и какое количество тепла передается источнику с более высокой температурой?
Данные вариантов приведены в таблице 2.
Таблица 5 - Данные вариантов
Параметр | Единицы измерения | ВАРИАНТ | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
Q2 | кДж | 340 | 290 | 480 | 360 | 270 | 420 | 220 | 380 | 310 | 470 |
L | кДж | 65 | 48 | 112 | 53 | 39 | 76 | 52 | 69 | 46 | 92 |
Задания повышенной сложности
Задача1
Найти холодильный коэффициент цикла, представленного на рисунке 2.1, если р1=8 ат; Т1=Т3=293 К; v2=v3= 2,5 v1. Рабочее тело – воздух, мольная изохорная теплоемкость равна сµv=20,9
Отзывы (0)
Вопросы (0)
Другие проекты автора
