Физика. Практическое задание 2 вариант 4 Гаврилюк Д.А. 20. 03. 01 Техносферная безопасность

• Название: 20. 03. 01 Техносферная безопасность
• Дата: 30.04.2023
• Размер: 326.73 Kb.
• Имя файла: Физика. Практическое задание 2 вариант 4 Гаврилюк Д.А.docx
• Тип: Задача; #1098527

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

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

Студент	Д. А. Гаврилюк
	(И.О. Фамилия)
Группа	ТБбп-2206а
Преподаватель	И. В. Мелешко
	(И.О. Фамилия)

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=Т<sub>3

Запишем уравнение Менделеева –Клапейрона для второго состояния газа:</sub>



При изотермическом процессе:



Где - универсальная газовая постоянная.

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 твет: Т₂= 469 К, P₂= 1,3*10⁵ Па, V₂= 0,03 м³.

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 P_1, V_1, P_2, V₂ и P_3, V_3. 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 - количество теплоты, переданное газу за цикл от нагревателя; - количество теплоты, отданое газом за цикл холодильнику.

Работа газа при изохорном процессе равна 0.

Изменение внутренней энергии в процессе 1 – 2 вычисляется по формуле:



На основании первого закона термодинамики Q_1-2=∆U_1-2

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для процесса 1-2



Где - универсальная газовая постоянная,

При изохорном процессе давление прямо пропорционально его абсолютной температуре.



Тогда

- степень свободы молекул двухатомного газа.

Учитывая, что для изотермического процесса 2 – 3 , по первому закону термодинамики, получаем:



Работа газа при изотермическом процессе вычисляется по формуле:

.

Согласно уравнению Менделеева – Клапейрона для третьего состояния газа, получаем:



После подстановки, получаем:



Найдём объём азота для третьего состояния.

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 , полученное газом в процессе 3-1, применяя первый закон термодинамики:



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 - ускорение свободного падения, - универсальная газовая постоянная.

Учитывая условие задачи, получаем:



Подставим численные значения и вычислим:


Ответ: