Физика Пр2. Один моль идеального газа ( 1 моль) переходит из начального состояния 1 в конечное состояние 3 в результате двух изопроцессов 12 (изохорный) и 23 (изобарный)
 Скачать 296.03 Kb.
|
 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет» Институт машиностроения (наименование института полностью) Кафедра /департамент /центр1 _______________________________________ (наименование кафедры/департамента/центра полностью) 23.03.03 Автомобили и автомобильное хозяйство (код и наименование направления подготовки, специальности) практическое задание №2 по учебному курсу «Физика 1» (наименование учебного курса) Вариант 9 (при наличии)
Тольятти 2023 Задача 1 Один моль идеального газа (  =1 моль) переходит из начального состояния 1 в конечное состояние 3 в результате двух изопроцессов 1-2 (изохорный) и 2-3 (изобарный). Значения давления и объема газа в состояниях 1 и 3 равны соответственно Р1=2*105Па, V1=20л, Р3=1*105Па, V3=40л. Найти давление, объем, температуру газа в промежуточном состоянии 2. Изобразить процессы в координатах P-V, P-T, V-T.Поскольку процесс 1-2 изохорный, то  Поскольку процесс 2-3 изобарный, то  Уравнение Менделеева – Клапейрона для второго состояния газа:   - универсальная газовая постоянная.Тогда Т2:  Аналогично для построения графика найдем температуру для остальных состояний:   Для построения графиков процессов запишем параметры газа в каждой точке. В 1-й точке – Т1=481 К, р1=2*105 Па, V1=20*10-3 м3. Во 2-й точке – Т2=240 К, р2=105 Па, V2=20*10-3 м3. В 3- й точке – Т3=481 К, р3=105 Па, V3=40*10-3 м3. Процесс в координатах P – V:  P-T:  V-T:  О  твет: Т2=240 К, р2=105 Па, V2=20*10-3 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 р1=105 Па, V1=3*10-3 м3, V2=9*10-3 м3. Найти термический к.п.д. цикла. КПД цикла:  Где  - количество теплоты, переданное газу за цикл от нагревателя;  – количество теплоты, отданое газом за цикл холодильнику.Работа газа при изобарном процессе вычисляется по формуле:  Подставим численные значения и произведём вычисления:  Изменение внутренней энергии в процессе 1 – 2 вычмсляется по формуле:  Применим уравнение Менделеева - Клапейрона для первого и второго состояний газа:   - степень свободы молекул двухатомного газа.Находим разность второго и первого уравнений:  После подстановки в формулу изменения внутренней энергии, получаем:  По первому закону термодинамики:  Подставим численные значения и произведём вычисления:  В адиабатном процессе  :Для изотермического процесса 3 – 1  , по первому закону термодинамики, получаем: Работа газа при изотермическом процессе вычисляется по формуле:  .Согласно уравнению Менделеева – Клапейрона для первого состояния газа, получаем:  После подстановки, получаем:  Найдём объём азота  для третьего состояния.Для изобарного процесса 1 – 2  .Для изотермического процесса 3 – 1, имеем:  Для адиабатного процесса 2 – 3, получаем:  Где  - показатель адиабаты,  Подставим численные значения и произведём вычисления объём азота для третьего состояния: 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:  или 45,1%Задача 3 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 h0=0 давление газа Р0=105Па. Т0=250 К, а=10-5м-1., h=400 м. По Закону Менделеева:  Изменение давления, вызываемое изменением высоты:  Тогда   , интегрируем   , отсюда р: Подставляем данные:  1 Оставить нужное |