Практика 1. Практических занятий
![]()
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ В этом разделе приведены примеры решения типовых задач по отдельным темам практических занятий и указаны задачи для домашнего практикума. Теоретические основы решения отдельных задач содержатся в конспекте лекций. Тема №1. Основные термодинамические параметры состояния Задача № 1. Найти абсолютное давление пара в котле, если манометр показывает ![]() ![]() Решение: Показание барометра, полученное при температуре ртути ![]() ![]() Тогда абсолютное давление пара в котле ![]() Задача №2. Ртутный вакуумметр, присоединенный к сосуду, показывает разрежение ![]() ![]() ![]() Решение: Разрежение в сосуде, приведенное к ![]() ![]() Барометрическое давление, приведенное к ![]() ![]() Абсолютное давление в сосуде ![]() Задача № 3. Давление в паровом котле ![]() ![]() ![]() ![]() Задача № 4. Температура пара, выходящего из пароподогревателя парового котла, равна 950 0F. Перевести эту температуру в 0С. Задача № 5. Какая температура в градусах Фаренгейта соответствует абсолютному нулю? Задача № 6 В сосуде объемом 0,9 м3 находится 1,5 кг. окиси углерода. Определить удельный объем и плотность окиси углерода при указанных условиях. Тема № 2. Уравнение состояния идеальных газов Задача № 1. Найти массу 5 м3 водорода, 5 м3 кислорода и 5 м3 углекислого газа при давлении 0,6 МПа и температуре 100 0С. Решение: Из уравнения состояния произвольного количества газа ![]() ![]() Значение газовых постоянных ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Задача № 2. Определить массу углекислого газа в сосуде с объемом V = 4 м3 при t = 80 0С. Давление газа по манометру равно 0,04 МПа. Барометрическое давление В = 103990 Па при t = 20 0С. Задача № 3. Какой объем занимает 1 кг азота при температуре 70 0С и давлении 0,2 МПа? Задача № 4. Баллон с кислородом емкостью 20 л находится под давлением 10 МПа при t= 15 0C. После израсходования части кислорода давление понизилось до 7,6 МПа, а температура упала до 10 0С. Определить массу израсходованного кислорода. Задача № 5. Сосуд емкостью V = 10 м3 заполнен 25 кг СО2. Определить абсолютное давление в сосуде, если температура в нем t = 27 0С. Тема № 3 Газовые смеси Задача № 1. Атмосферный воздух имеет следующий массовый состав: ![]() ![]() Решение: Объемные доли ![]() ![]() ![]() Газовая постоянная воздуха ![]() = 287Дж/(кг 0С) Кажущаяся молекулярная масса ![]() Парциальное давление компонентов ![]() ![]() Задача № 2. Смесь газов состоит из водорода и окиси углерода. Массовая доля водорода ![]() ![]() ![]() Задача № 3. В резервуаре емкостью 125 м3 находится коксовый газ при давлении ![]() ![]() Задача № 4. Смесь газа имеет следующий массовый состав: CO2= 18 %, О2= 12 %, N2= 70%. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы при t = 180 0С 8 кг. ее занимали объем, равный 4м3. Задача № 5. Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из углекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление углекислого газа ![]() ![]() Тема № 4. Теплоемкость газов. Задача № 1. Найти объемную теплоемкость кислорода при постоянном объеме и постоянном давлении, считая С = const. Решение: Из таблиц для двухатомных газов ![]() ![]() ![]() ![]() Задача № 2. Воздух в количестве 6м3 при давлении р1 = 0,3 МПа и температуре t1= 250С нагревается при постоянном давлении до t2= 1300С. Определить количество подведенной к воздуху теплоты, считая С = const. Решение: Для изобарного процесса ![]() Масса газа ![]() Объем газа при нормальных условиях ![]() Теплоемкости ![]() ![]() Следовательно, ![]() ![]() Задача № 3. В закрытом сосуде объемом V = 300 л находится воздух при давлении р1 = 0,8 МПа и температуре t1= 20 0C. Какое количество теплоты необходимо подвести для того, чтобы температура воздуха поднялась до t2= 120 0C? Теплоемкость воздуха принять постоянной. Задача № 4. В сосуде объемом 200л находится кислород при давлении р1 = 0,2 МПа и температуре t1= 20 0C. Какое количество теплоты необходимо подвести, чтобы температура кислорода повысилась до t2= 300 0C? Какое давление установится при этом в сосуде? Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной. Тема № 5. Первый закон термодинамики. Задача № 1. В котельной электрической станции за 20 часов работы сожжены 62 т. каменного угля, имеющего теплоту сгорания 28900 кДж/кг. Определить среднюю мощность станции, если в электрическую энергию превращено 18% теплоты, полученной при сгорании угля. Решение: Количество теплоты, превращенной в электрическую энергию за 20 часов работы ![]() Эквивалентная ему электрическая энергия или работа ![]() Следовательно, средняя электрическая мощность станции ![]() Задача № 2. Определить часовой расход топлива, необходимого для работы паровой турбины мощностью 500кВт, если теплотворная способность топлива 30000кДж/кг, а к.п.д. установки 20%. Задача № 3. В котельной электростанции за 10 часов работы сожжено 100т. каменного угля с теплотворностью 28000 кДж/кг. Определить количество выработанной электроэнергии и мощность электростанции, если к.п.д. станции 20%. Задача № 4. В сосуд, содержащий 5л. воды при температуре 200С помещен электронагреватель мощностью 800 Вт. Определить, сколько времени потребуется, чтобы вода нагрелась до температуры кипения 1000С. Потерями теплоты сосуда в окружающую среду пренебречь. Задача № 5. В калориметр, содержащий 0,6 кг. воды при t= 20 0C, опускают стальной образец массой 0,4 кг, нагретый до 2000С. Найти теплоемкость стали, если повышение температуры воды составило 12,50С. Массой собственно калориметра пренебречь. Тема № 6.Термодинамические процессы идеальных газов. Задача № 1. В закрытом сосуде емкостью V= 0,6 м3 содержится воздуха при давлении р1 = 0,5 МПа и температуре t1= 200C. В результате охлаждения сосуда воздух, содержащийся в нем, теряет 105 кДж теплоты. Принимая теплоемкость воздуха постоянной, определить какое давление и какая температура установятся после этого в сосуде. Решение: Массу в сосуде найдем из уравнения состояния ![]() Количество теплоты, отводимой от воздуха в процессе ![]() откуда ![]() Значение теплоемкости ![]() ![]() Из соотношения параметров в изохорном процессе имеем ![]() Задача № 2. Сосуд емкостью 90 л. содержит воздух при давлении 0,8 МПа и температуре 300С. Определить количество теплоты, которое необходимо сообщить воздуху, чтобы повысить давление при ![]() Задача № 3. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть 2м3 воздуха при постоянном избыточном давлении р = 0,2 МПа от t1= 100 0C до t2= 500 0C? Какую работу совершит при этом воздух? Давление атмосферы принять равным 101325 Па. Решение: На нагрев 1 кг. воздуха необходимо количество теплоты ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Таким образом, ![]() Работа воздуха ![]() Задача № 4. В цилиндре находится воздух при давлении р = 0,5 МПа и температуре t1= 400 0C. От воздуха отнимается теплота при р = const таким образом, что в конце процесса устанавливается температура t2= 0 0C. Объем цилиндра равен 400 л. Определить количество отнятой теплоты, конечный объем и совершенную работу сжатия. |