43 вариант. 43. Что такое параметры состояния газа. Назовите основные параметры
 Скачать 46.18 Kb.
|
|
Вариант №43 43. Что такое параметры состояния газа. Назовите основные параметры. Параметры состояния - Это величины, определяющие физические свойства тел, участвующих в обмене тепловой и механической энергиями. Основными параметрами состояния являются температура (Т или t), давление (Р) и удельный объем (v). 1. Температура (Т или t): а) характеризует тепловое состояние тела б) является мерой средней кинетической энергии поступательного движения молекул. Кинетическая энергия (Дж) – энергия движения молекул: Е к = (mw2 )/2 (1.1.) Ек – кинетическая энергия молекул (Дж); m - масса молекул (кг); w – средняя cкорость движения молекул (м/с2 ). Зависимость между температурой и кинетической энергией следующая (следствие основного уравнение молекулярно-кинетической теории): (2 /3) (m w 2 /2 )= k T (1.2.) k = 1,37х10-9 [Дж/К или (Нм/град] - постоянная Больцмана В функциональном виде эта зависимость имеет вид: T = f ( Ek ) (1.3.) Единицы измерения температуры. 1. Температура в градусах Кельвина (абсолютная температура). Тогда, когда скорость равна нулю, молекулы неподвижны. По шкале Кельвина этому состоянию соответствует нулевая температура: T [o K] = 0 Таким образом, температура по шкале Кельвина всегда неотрицательна T 0 (1.4.) 2. Температура в градусах Цельсия (относительная температура) Нулевой градус Цельсия - точка плавления льда (отвердевания воды). t [0C] =0 Таким образом, температура по шкале Цельсия заключена в следующих пределах -273[0C]t+ (1.5.) Зависимость между шкалами Кельвина и Цельсия t [0C] = T [o K]-273,150 (1.6.) Таким образом, движение молекул во Вселенной прекращается при t [0C] = -273,150 (1.7.) Такая температура носит название абсолютного нуля. 2. Давление (Р)- сила, действующая на единицу поверхности (воспринимающую удары молекул). P = F/S (1.8.) F – величина действующей силы, [H]; S – площадь поверхности, подвергающейся воздействию молекул, При этом вводятся следующие допущения: 1. молекулы распределены равномерно. 2. давление одинаково на все стенки сосуда. Единицы измерения давления Основной единицей измерения давления ( в системе СИ) является 1 Паскаль: 1 [Па] = 1[H] / 1[М2 ] 4. Удельный объём (v)- объём единицы массы тела v = V/ M (1.13.) v – удельный объем , [м3 / кг]; V – объем измеряемого тела,[м3 ]; M – масса измеряемого тела, [кг] . Между удельным объемом и плотностью тела ( = M/V)существует следующая зависимость v =1 (1.14.) Кроме того используется также величина удельного веса ( ), измеряемая в Н/м3 : = V/G (1.15.) где G – вес тела, Н. Зависимость между плотностью и удельным весом такова = g (1.16.) Соответственно, удельный объем выражается через удельный вес следующим образом v =-1g (1.17.  153. Определить скорость истечения пара из котла в атмосферу. Давление пара в котле Р1=0,16МПа со степенью сухости Х1=0,95. Процесс считать адиабатным. Дано: Р1=0,16МПа Х1=0,95 Найти: Решение: Ответ: 129. Какое отличие в распространении теплоты в твердом теле от распространения теплоты в жидком и газообразном. Теплообменом называется процесс переноса теплоты в пространстве. Теплообмен представляет собой сложное явление, которое можно условно расчленить на ряд более простых, принципиально отличающихся друг от друга, видов переноса теплоты: теплопроводность; конвекцию; теплообмен излучением. Теплопроводность состоит в переносе теплоты микрочастицами вещества (молекулами, атомами, ионами, электронами). Такой теплообмен происходит в телах при наличии перепада температуры, но механизм переноса теплоты зависит от агрегатного состояния тела. В газах распространение теплоты происходит вследствие обмена энергией при столкновениях молекул. Молекулы газа в той его части, которая имеет более высокую температуру, обладают большей кинетической энергией хаотического движения, чем молекулы газа в области с низкой температурой. Указанный обмен энергией приводит к переносу теплоты от нагретых объёмов газа к холодным. В жидких средах, так же как и в диэлектриках, теплопроводность определяется силовым взаимодействием молекул при столкновении колеблющихся частиц. Этот процесс дополняется взаимной диффузией нагретых и холодных макрообъёмов жидкости. Обычно теплопроводность жидкостей превосходит теплопроводность газов в нормальных условиях, но она в несколько десятков и сотен раз меньше, чем у твёрдых тел. Исключение составляют жидкие металлы, у которых теплопроводность близка к теплопроводности твёрдых металлов. В твёрдых телах (диэлектриках) перенос теплоты происходит вследствие силового взаимодействия между молекулами, т.е. в процессе столкновений колеблющихся частиц. Это взаимодействие существенно сильнее, чем в газах, вследствие чего теплопроводность твёрдых тел на 5…6 порядков выше, чем газов. В металлах дополнительный перенос теплоты происходит вследствие движения и столкновений свободных электронов. Поэтому металлы обладают лучшей теплопроводностью, чем диэлектрики. Конвекция наблюдается лишь в жидкостях и газах. Конвективный перенос теплоты обусловлен перемещением макрочастиц (макрообъёмов) вещества в пространстве из области с одной температурой в область с другой температурой, т.е. перенос теплоты связан с переносом самого вещества. Конвекция всегда сопровождается теплопроводностью. Конвективным теплообменом называется процесс совместного переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью. Тепловое излучение. При теплообмене излучением перенос теплоты осуществляется посредством электромагнитных волн. При этом происходит двойное превращение энергии. Внутренняя энергия вещества превращается в энергию излучения (энергию электромагнитных волн), которая распространяется в пространстве и, попадая на тела, способные её поглощать, снова превращается во внутреннюю энергию этих тел. Перенос теплоты тепловым излучением нередко происходит совместно с конвективным теплообменом, например, в камерах сгорания двигателей. 60. Воздух массой 2 кг пари давлении 0,5МПа и температуре 137оС расширяется по адиабате так, что объем его увеличился в 2,4 раза. Найти конечные объем, давление, температуру и работу, совершенную воздухом. Дано: воздух m = 2 кг p = 0,5МПа t = 137оС 410 K V2 = 2,4 V1 Найти: V2, P2, T2, A Решение: по уравнению Менделеева-Клапейрона  откуда объем в начале V1 = m/M*RT1/P1 тогда V2=2,4*m/M*RT1/P1 V2 =2,4*2/0,029*8,31*410/0,5*106 = Ответ: 12. 1 кг воздуха совершает цикл Карно между температурами t1=727o и t2=27o причем наивысшее давление составляет P1=8МПа, а наинизшее P3=0.1МПа. определить параметры состояния воздуха в характерных, точках, работу, теплоту, термический КПД цикла. Дано: m = 1 кг t1=727o t2=27o P1=8МПа P3=0.1МПа Найти: Решение: Ответ: 118. Из резервуара, в котором давление P1=0,180МПа и температура t1=17oС воздух вытекает через суживающееся сопло в атмосферу P2=0,098МПа. Определить скорость истечения воздуха. Дано: P1=0,180МПа t1=17oС P2=0,098МПа Найти: Решение: Ответ: 42. Параметры пара в котле P1=4МПа, t1=120oС. Давление в конденсаторе Р2=0.08 МПа. Определить работу, термический КПД и расход пара установки, работающей по циклу Ренкина. Дано: P1=4МПа t1=120oС. Р2=0.08 МПа Найти: А Решение: Ответ: |