Физика. Практическое задание 2 вариант 4 Гаврилюк Д.А. 20. 03. 01 Техносферная безопасность
![]()
|
![]() федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет» Институт инженерной и экологической безопасности (наименование института полностью) 20.03.01 Техносферная безопасность. Противопожарные системы. (код и наименование направления подготовки, специальности) практическое задание №2 по учебному курсу «Физика. Механикка. Молекулярная физика.» (наименование учебного курса) Вариант 4
Тольятти 2023 Задача 1 Условие: Один моль идеального газа переходит из начального состояния 1 в конечное состояние 3 в результате двух изопроцессов 1-2 и 2-3. Значения давления и объема газа в состояниях 1 и 3 равны соответственно P1,V1 и P3,V3. Найти давление, объем и температуру газа P2, V2, T2 в промежуточном состоянии 2. Изобразить процессы в координатах P-V, P-T, V-T. Дано: СИ: Изохорный 1-2 Р1=105 Па V1=30 л 0,03 м3 Изотермический 2-3 Р3=2*105 Па V3=20 л. 0,02 м3 Найти: ![]() ![]() ![]() Изобразить: P – V P - T V – T Решение: Поскольку процесс 1-2 изохорный, то ![]() Поскольку процесс 2-3 изотермический, то Т2=Т3 Запишем уравнение Менделеева –Клапейрона для второго состояния газа: ![]() При изотермическом процессе: ![]() Где ![]() Подставим численные значения и произведём вычисления: ![]() Для состояния 1 запишем уравнение Менделеева – Клапейрона: ![]() Подставим численные значения и произведём вычисления: ![]() Для состояния 3 запишем уравнение Менделеева – Клапейрона: Т3= 469 К Для построения графиков процессов запишем параметры газа в каждой точке. В 1-й точке - ![]() Во 2-й точке - ![]() В 3- й точке - ![]() Изобразим процесс в координатах P – V. Процесс в координатах P – V: ![]() P-T: ![]() V-T: ![]() О ![]() Задача 2 Идеальный газ (N2) совершает замкнутый цикл, состоящий из трех процессов 1-2 (изобарный), 2-3 (адиабатный), 3-1 (изотермический), идущий по часовой стрелке. Значения давления и объема газа в состояниях 1, 2 и 3 равны соответственно P1, V1, P2, V2 и P3, V3. Найти термический к.п.д. цикла. Дано: СИ: Изохорный 1-2 P1=105 Па V1=3 л 3*10-3м3= 0.003 м3 Изотермический 2-3 P2=2*105 Па Изобарный 3-1 газ – N2 Найти: ![]() Решение: КПД цикла вычисляется по формуле: ![]() Где ![]() ![]() Работа газа при изохорном процессе равна 0. Изменение внутренней энергии в процессе 1 – 2 вычисляется по формуле: ![]() На основании первого закона термодинамики Q1-2=∆U1-2 Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для процесса 1-2 ![]() Где ![]() При изохорном процессе давление прямо пропорционально его абсолютной температуре. ![]() Тогда ![]() ![]() Учитывая, что для изотермического процесса 2 – 3 ![]() ![]() Работа газа при изотермическом процессе вычисляется по формуле: ![]() Согласно уравнению Менделеева – Клапейрона для третьего состояния газа, получаем: ![]() После подстановки, получаем: ![]() Найдём объём азота ![]() Для изобарного процесса 3-1 ![]() Для изотермического процесса 2 – 3, имеем: ![]() ![]() Работа газа при изобарном процессе 3-1 вычисляется по формуле: ![]() Подставим численные значения и произведём вычисления: ![]() Изменение внутренней энергии в процессе 3-1 вычисляется по формуле: ![]() Применим уравнение Менделеева - Клапейрона для первого и третьего состояний газа: ![]() Находим разность второго и первого уравнений: ![]() После подстановки в формулу изменения внутренней энергии, получаем: ![]() Вычисляем количество теплоты ![]() ![]() Подставим численные значения и произведём вычисления: ![]() Количество теплоты, полученное газом за цикл от нагревателя: ![]() Количество теплоты, отданое газом за цикл холодильнику: ![]() Теперь вычисляем КПД цикла: ![]() Ответ: ![]() Задача 3 Условие: Идеальный газ находится в однородном поле тяжести Земли. Молярная масса газа М=29*10-3 кг/моль. Абсолютная температура газа меняется с высотой h по закону T(h)=T0(1+ah). Найти давление газа Р на высоте h. На высоте h=0 давление газа P0=105 Па. Дано: ![]() ![]() ![]() ![]() Т0= 300 К, а= 10-5м-1 h= 400 м. Найти: Р-? Решение: Применим барометрическую формулу: ![]() Где ![]() ![]() Учитывая условие задачи, получаем: ![]() Подставим численные значения и вычислим: ![]() Ответ: ![]() |