Задачи по теплоемкости. Задачи по теплоемкости 2. Решение Определим истинную молярную теплоемкость газов при постоянном давлении по формуле

Название	Решение Определим истинную молярную теплоемкость газов при постоянном давлении по формуле
Анкор	Задачи по теплоемкости
Дата	15.03.2022
Размер	40.4 Kb.
Формат файла
Имя файла	Задачи по теплоемкости 2.docx
Тип	Документы #397981

Задание 1. По зависимости истинной молярной изобарной теплоемкости газа в идеально-газовом состоянии от абсолютной температуры построить в масштабе график

в интервале температур

и определить с его помощью количество подведенной к газу удельной теплоты. Ту же удельную теплоту рассчитать через среднюю массовую изохорную теплоемкость газа, а также через постоянное значение изохорной массовой теплоемкости газа, полученной на основании молекулярно-кинетической теории. Для заданных абсолютных температур определить истинные молярную, массовую и объемную изобарные и изохорные теплоемкости газа.

Дано:

Пентан

;

.

Решение:

Определим истинную молярную теплоемкость газов при постоянном давлении по формуле

Коэффициенты для пентана по приложению П.1.3:

1) при температуре

2) при температуре

Средняя температура равна

Средняя теплоемкость равна

Среднюю массовую теплоемкость находим по формуле:

Количество подведенной теплоты

Объемную теплоемкость находим по формуле:

Задание 2. Газовая смесь массой

, заданная молярными долями (в процентах), нагревается при постоянном абсолютном давлении

в рекуперативном теплообменном аппарате от температуры

до температуры

. Определить:

1) массовый состав смеси;

2) среднюю молекулярную массу;

3) газовую постоянную смеси;

4) парциальные давления компонентов через объемные и массовые доли;

5) парциальные объемы и плотность смеси при нормальных и рабочих условиях

6) средние массовые изобарные теплоемкости компонентов и смеси в интервале температур

7) количество отведенной теплоты.

Дано:

;

.

Решение:

Т.к. смесь задана объемными долями, то определяем молярные массы компонентов

определяем молярную массу смеси по формуле

Определим парциальные давления компонентов:

Перевод объёмных долей в массовые

Газовые постоянные компонентов смеси:

Газовая постоянная смеси, через массовые доли компонентов:

R = Σ(g_iR_i) = 0,676·259,81 + 0,309·188,91 + 0,015·4124 = 295,86 Дж/(кг·К).

Парциальные давления компонентов смеси через массовые доли:

Определение средних теплоемкостей смеси:

а) мольные для температур t₂ = 430ºC и t₁ = 175ºC из П.4:

(с_pm)₀⁴³⁰ = Σ(с_pm)_i₀⁴³⁰r_i = 30,5478  0,6 + 42,209  0,2 + 29,389  0,2 = 32,648 кДж/(кмольК);

(с_pm)₀¹⁷⁵ = Σ(с_pm)_i₀¹⁷⁵r_i = 29,8373  0,6 + 39,578  0,2 + 29,043  0,2 = 31,626 кДж/(кмольК);

(с_pm) ₁₇₅⁴³⁰ = [(с_pm)₀⁴³⁰ t₂ – (с_pm)₀¹⁷⁵ t₁]/(t₂ – t₁) =

= (32,648·430 – 31,626·175)/(430 –175) = 33,349 кДж/(кмоль·К);

(с_vm) ₁₇₅⁴³⁰ = (с_pm) ₁₇₅⁴³⁰ – 8,314 = 33,349 – 8,314 = 25,035 кДж/(кмольК);

б) массовые:

с_pm₁₇₅⁴³⁰ = (с_pm) ₁₇₅⁴³⁰ / μ = 33,349/28,4 = 1,174 кДж/(кгК);

с_vm₁₇₅⁴³⁰ = (с_vm) ₁₇₅⁴³⁰ / μ = 25,035/28,4 = 0,8815 кДж/(кгК).

8. Определение теплоты на нагревание от t₁ до t₂:

250 кг смеси при p = сonst и 𝜐 = сonst:

Q₁ = mc_pm (t₂ – t₁) = 250  1,174 (430 – 175) = 74842,5 кДж;

Q₂ = mc_vm (t₂ – t₁) = 250  0,8815 (430 – 175) = 56195,6 кДж.
Задание 3. Природный газ в количестве

охлаждается при постоянном давлении

в аппарате воздушного охлаждения (АВО) от температуры

до температуры

. Определить массовый состав и характеристики природного газа, изменение истинной молярной изобарной теплоемкости природного газа при охлаждении, количество отводимой от газа теплоты и расход атмосферного воздуха на охлаждение, если температура воздуха в АВО увеличивается от