контрольная по теплофизике. Контрольная по теплофизике. Контрольная работа По дисциплине Теплофизике Выполнила Михалкина А. Ю группа тбт02 Вариант 6 Проверил
 Скачать 83.8 Kb.
|
|
Федеральное агентство связи Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Межрегиональный центр переподготовки специалистов Контрольная работа По дисциплине: Теплофизике Выполнила: Михалкина А.Ю Группа: ТБТ-02 Вариант: №6 Проверил: доцент Черевко А.Г Новосибирск, 2021 г Задача №1 Колба вместимостью V=300 см2, закрытая пробкой с краном, содержит разреженный воздух. Для измерения давления в колбе горлышко колбы погрузили в воду на незначительную глубину и открыли кран, в результате чего в колбу вошла вода массой т=292 г. Определить первоначальное давление р в колбе, если атмосферное давление P0 = 100 кПа. Из уравнения Менделеева-Клапейрона (УМК), применяемого в задаче, вывести уравнение состояния и УМК для молекулярного уровня и подробно объяснить его. Ответ: P=2,67 кПа  Решение: При открытии крана, находящийся в колбе воздух оказывается под действием атмосферного давления, под действием которого вода вода поступает в колбу. Объем поступившей воды определяется как V1=m/p, а воздух при этом займет в колбе объем: V0-V1=V0-m/p Анализируя полученное уравнение, опишем процесс изотермического изменения состояния воздуха в колбе   Ответ: P=2.67 кПа Вывод уравнения Менделеева-Клапейрона Давление идеального газа зависит от концентрации частиц и температуры тела:  n - концентрация частиц [м-3] k – константа Больцмана k = 1,38 · 10-23 [Дж/К] Т – абсолютная температура, в кельвинах [К] Возьмем основное уравнение МКТ, выведенное через кинетическую энергию:  Подставим nkT вместо давления и выразим кинетическую энергию:  Концентрация частиц газа n равна:  N – число молекул газа в емкости объемом V [м3]. N также можно представить как произведение количества вещества ν и числа Авогадро NA:  Подставим эти величины в уравнение давления идеального газа (p=nkT):  Произведение числа Авогадро NA и константы Больцмана k дает универсальную газовую постоянную R, которая равна 8,31 [Дж/(моль · К)]. Используя это, упростим уравнение давления и получим искомое уравнение состояния идеального газа:  Учитывая, что количество вещества ν также можно определить, если известны масса вещества m и его молярная масса M:  можно привести уравнение к следующему виду:  где R = 8,31 Дж/(K·моль) – универсальная газовая постоянная,  , m – масса газа и M – молярная масса газа. Уравнение Менделеева – Клапейрона называют уравнением состояния, поскольку оно связывает функциональной зависимостью параметры состояния. Частными случаями уравнения являются газовые законы, описывающие изопроцессы в идеальных газах, т.е. процессы, при которых один из макропараметров (T, P, V) в закрытой изолированной системе постоянный. Всего этих частных случаев 3. Задача № 10. Кусок льда массой т=200 г, взятый при температуре t1= (–10 °С), был нагрет до температуры t2=0 °С и расплавлен, после чего образовавшаяся вода была нагрета до температуры t3=(+10°С). Определить изменение ΔS энтропии в ходе указанных процессов. Дайте определение энтропии и объясните ее физический смысл. Ответ: ΔS= 291 Дж/К
Ответ: изменение энтропии ΔS=291Дж/К Дайте определение энтропии и объясните ее физический смысл. ЭНТРОПИЯ - (от греч. entropia - поворот - превращение) (обычно обозначаетсяS), функция состояния термодинамической системы, изменение которой dS в равновесном процессе равно отношению количества теплоты dQ, сообщенного системе или отведенного от нее, к термодинамической температуре Т системы. Неравновесные процессы в изолированной системе сопровождаются ростом энтропии, они приближают систему к состоянию равновесия, в котором S максимальна. Для того чтобы выяснить в чем состоит физический смысл энтропии, рассмотрим изотермический процесс и приведенное количество теплоты в этом процессе на очень малом участке этого процесса  , где δQ – количество теплоты, которое получает тело, T – температура тела. Приведенное количество теплоты, которое сообщается телу в любом обратимом круговом процессе:  . Равенство нулю левой части выражения , который берут по замкнутому контуру, означает, что отношение  – это полный дифференциал некоторой функции состояния системы, которая не зависит от формы пути перехода системы из начального состояния в конечное. Задача №12 Температура абсолютно черного тела увеличилась в 1,5 раза, в результате чего длина волны λm, на которую приходится максимум энергии излучения, изменилась на Δλm=800 нм. Определить начальную Т1 и конечную Т2 температуру тела. Во сколько раз в результате нагревания изменилась тепловая мощность, излучаемая телом? Рисунком поясните график распределения энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела, на рисунке укажите λm и rλm. Ответ: Т1 = 1208 К; Т2 = 1812 К; Р2/ Р1 = 5. абсолютно чёрного тела, укажите λm. Дано:
Решение: По закону Стефана-Больцмана энергетическая светимость абсолютно черного тела  Тогда   Длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости  Отсюда изменение длины волны   b=2.9×10-3м×К – постоянная Вина   Ответ:   |
,
