|
|
Физика1_ПЗ 2_Егоров А.В.. Один моль идеального газа переходит из начального состояния 1 в конечное состояние 3 в результате изохорного 12 и изобарного 23 процессов
 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тольяттинский государственный университет»
(наименование института полностью)
Кафедра Автомобили и автомобильный сервис
(наименование кафедры/департамента/центра полностью)
23.03.03
(код и наименование направления подготовки, специальности)
Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
(направленность (профиль) / специализация)
Практическое задание №2
по учебному курсу «Физика 1»
(наименование учебного курса)
Вариант 6
Студент
|
А.В. Егоров
|
|
|
(И.О. Фамилия)
|
|
Группа
|
ЭТКбд-2002ас
|
|
|
|
|
Преподаватель
|
А.П. Павлова
|
|
|
(И.О. Фамилия)
|
|
Тольятти 2022
Задача 1
Один моль идеального газа переходит из начального состояния 1 в конечное состояние 3 в результате изохорного 1-2 и изобарного 2-3 процессов. Значения давления и объёма газа в состояниях 1 и 3 равны соответственно  ,
 30 л и  ,  20 л. Найти давление, объём и температуру газа  в промежуточном состоянии 2. Изобразить процессы в координатах P - V, P - T и V - T.
Дано:
30л=30*10-3м3
20л=20*10-3м3
|
Решение:
Поскольку процесс 1-2 изохорный, то 𝑉1=𝑉2=30*10-3м3
Поскольку процесс 2-3 изобарный, то 
Запишем уравнение Менделеева для второго состояния газа:
Где  - универсальная газовая постоянная.
Подставим численные значения и произведём вычисления:
 = 722К
Для состояния 1 запишем уравнение Менделеева – Клапейрона:
Подставим численные значения и произведём вычисления:
 = 361 К
Для состояния 3 запишем уравнение Менделеева – Клапейрона:
Подставим численные значения и произведём вычисления:
|
Найти:
Изобразить:
P - V
P - T
V - T
|
 = 481 К
Для построения графиков процессов запишем параметры газа в каждой точке.
В 1-й точке - Т₁= 361 К, 𝑝₁=10⁵ Па, 𝑉₁= 30*10-3м3
Во 2-й точке – Т2= 722 К, 𝑝2= 2*10⁵ Па, 𝑉2= 30*10-3м3
В 3- й точке – Т3= 481 К, 𝑝3= 2*10⁵ Па, 𝑉3= 20*10-3м3
Изобразим процесс в координатах P – V.
Изобразим процесс в координатах P – Т.
Изобразим процесс в координатах V – Т.
О твет: Т2= 722 К, 𝑝2= 2*10⁵ Па, 𝑉2= 30*10-3м3
|
Задача 2.
Идеальный газ -  совершает замкнутый цикл, состоящий из трех процессов: изобарного 1 - 2, адиабатного 2 - 3 и изотермического 3 - 1, идущий по часовой стрелке. Значения давления и объёма газа в состояниях 1, 2 и 3 равны соответственно , , и  . Найти термический к.п.д. цикла.
Дано:
|
Решение:
КПД цикла вычисляется по формуле:
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:
Где - универсальная газовая постоянная,  - степень свободы молекул двухатомного газа.
Находим разность второго и первого уравнений:
После подстановки в формулу изменения внутренней энергии, получаем:
|
Найти:
|
Вычисляем количество теплоты  , полученное газом в процессе 1-2, применяя первый закон термодинамики:
Подставим численные значения и произведём вычисления:
В адиабатном процессе  :
Учитывая, что 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.
Следовательно:
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: 
|
Задача 3.
Идеальный газ находится в однородном поле тяжести Земли. Молярная масса газа  . Абсолютная температура газа меняется с высотой h по закону  . Найти давление газа р на высоте  . На высоте  давление газа  .
Дано:
𝑇0 = 250К
𝘩 = 100 м
|
Решение:
Применим барометрическую формулу:
Где  - ускорение свободного падения, - универсальная газовая постоянная.
Учитывая условие задачи, получаем:
Подставим численные значения и вычислим:
-
𝑝 = 105 * 𝑒 = 114568 Па
Ответ: 𝑝 = 114568 Па
|
Найти:
|
|
|
|
Скачать 1.02 Mb.