Термодинамика, вариант №11 (Задачи №3 и №4). Решение Для заданных условий молярная изобарная теплоемкость азота n 2 составит Массовая изобарная теплоемкость азота
![]()
|
Контрольная задача №3 Азот N2, массой m = 44 кг, расширяется в цилиндре, перемещая поршень от начального давления ![]() ![]() ![]() Требуется определить изменение внутренней энергии, работу расширения и теплоту для адиабатного и политропного процессов (показатель политропы n = 1,1). Решение Для заданных условий молярная изобарная теплоемкость азота N2 составит: ![]() Массовая изобарная теплоемкость азота: ![]() Изохорная теплоемкость определяется из уравнения Майера: ![]() где газовая постоянная для азота ![]() Тогда ![]() Определим параметры для адиабатного процесса Уравнение адиабатного процесса: ![]() где k – показатель адиабаты: ![]() Значение температуры ![]() ![]() Изменение внутренней энергии газа: ![]() Работа расширения газа: ![]() Подведенная теплота: ![]() Определим параметры для политропного процесса Уравнение политропного процесса: ![]() отсюда выразим температуру ![]() ![]() Изменение внутренней энергии газа: ![]() ![]() Работа расширения газа: ![]() ![]() Подведенная теплота: ![]() где ![]() ![]() Тогда значение подведенной теплоты к газу: ![]() Ответ: для адиабатного процесса: ![]() ![]() Контрольная задача №4 Построить и проанализировать произвольный цикл, который состоит из четырех произвольных последовательно осуществляемых следующих термодинамических процессов для сухого воздуха массой m = 1кг: 1-2 – изотермический (T = const); 2-3 – изобарный (p = const); 3-4 – изотермический (T = const); 4-1 – изобарный (p = const). В основных точках заданы следующие параметры: давление ![]() ![]() ![]() ![]() Принять удельную теплоемкость воздуха ![]() ![]() Требуется определить: давление, удельный объем и температуру для основных точек цикла (точек пересечения процессов); для каждого термодинамического процесса заданного цикла показатель политропы, теплоемкость, изменение внутренней энергии, энтальпи, энтропии, количество теплоты, работу; количество теплоты, подведенной и отведенной за цикл, работу цикла, термический КПД цикла; построить цикл в координатах ![]() результаты расчета представить в форме таблицы. Решение: Так как процесс 1-2 является изотермическим, то температура в точках 1 и 2: ![]() На основании уравнения Клапейрона можно определить удельный объем в точке 1: ![]() Удельный объем в точке 2: ![]() Так как процесс 2-3 является изобарным, то давление в точках 2 и 3: ![]() Удельный объем в точке 3: ![]() Так как процесс 3-4 является изотермическим, то температура в точках 3 и 4: ![]() Так как процесс 4-1 является изобарным, то давление в точках 4 и 1: ![]() Удельный объем в точке 4: ![]() Определяем требуемые калорические параметры Процесс 1-2 (T = const): Изменение внутренней энергии: ![]() Изменение энтальпии: ![]() Изменение энтропии: ![]() Работа: ![]() Количество теплоты: ![]() Процесс 2-3 (p = const): ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Процесс 3-4 (T = const): ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Процесс 4-1 (p = const) ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Полученные данные сводим в таблицу:
Количество теплоты, подведенное за цикл: ![]() Количество теплоты, отведенное за цикл: ![]() Термический КПД цикла: ![]() Работа цикла: ![]()
П ![]() ![]() |