Термодинамика

Задача. Кислород занимает объем V₁=1 м³ и находится под давлением р₁=200 кПа. Газ нагрели сначала при по­стоянном давлении до объема V₂=3 м², a затем при постоянном объеме до давления Рис 1. р₂=500 кПа. Построить график процесса и найти: 1) изменение DU внутренней энер­гии газа; 2) совершенную им работу A; 3) количество теплоты Q, переданное газу.

Задача. Идеальный двухатом­ный газ, содержащий количество ве­щества v=l моль, находится под дав­лением p₁=250кПа и занимает объем V₁==10 л. Сначала газ изохорно на­гревают до температуры T₂=400 К. Далее, изотермически расширяя, до­водят его до первоначального давле­ния. После этого путем изобарного сжатия возвращают газ в начальное состояние. Определить термический КПД η цикла.

Задача. В цилиндре под поршнем находится водород массой m=0,02 кг при температуре T₁=300K. Водород начал расширяться адиабатно, увеличив свой объем в пять раз, а затем был сжат изо­термически, причем объем газа уменьшился в пять раз. Найти тем­пературу Т₂, в конце адиабатного расширения и работу А, совершен­ную газом. Изобразить процесс графически.

Задача. Нагреватель тепловой машины, работающей по обра­тимому циклу Карно, имеет температуру t₁==200°С. Определить температуру Т₂, охладителя, если при получении от нагревателя количества теплоты Q₁= 1 Дж машина совершает работу A=0,4 Дж? Потери на трение и теплоотдачу не учитывать.

Задача. Найти изменение ΔS энтропии при нагревании воды массой m=100 г от температуры t₁=0°C до температуры t₂=100 °С и последующем превращении воды в пар той же температуры.

Задача. Определить изменение ΔS энтропии при изотермиче­ском расширении кислорода массой m=10 г от объема V₁=25 л до объема V₂=100 л.

Задача. В металлическом баллоне объемом 64л находится газ (кислород) при давлении по манометру 1110 кПа.  Атмосферное давление окружающего воздуха по барометру равно 760, при температуре 17⁰С. Определить насколько изменится показание манометра, если окружающая атмосфера приобретет нормальные физические условия. 

Задача. Газ (водород) массой 14 кг при температуре 29⁰С и абсолютном давлении 6,7 бар расширяется по изотерме. Объем газа увеличивается при этом в 5,0 раз. Определить удельный объем и абсолютное давление газа после расширения, а также работу расширения и количество подведенной теплоты.

Задача Смесь идеального газа массой 6 кг, заданная объемными долями и занимающая объем V₁=20 м³, нагревается при постоянном давлении от температуры t₁=150 ⁰С до температуры t₂=300 ⁰С, а затем охлаждается при постоянном объеме до исходной температуры t₁=150 ⁰С. Определить конечное давление и объем смеси, работу расширения, подведенную теплоту и изменение энтропии 6 кг смеси. Указать, какое манометрическое давление будет иметь газовая смесь в конце изобарного нагрева и изохорного охлаждения, если приведенное к нулю ⁰C барометрическое давление равно p₀=760 мм.рт.ст.. Расчет проиллюстрировать изображением процессов в p-v и T-s координатах. Задачу решать с учетом нелинейной зависимости теплоемкости газа от температуры.   

Задача Влажный пар с начальным давлением Р₁ = 1,4 МПа и степенью сухости x₁ = 0,94 вытекает через суживающееся сопло, имеющее площадь выходного сечения f = 36 мм², в атмосферу с давлением P₂ = 0,12 МПа. Определить критическое давление, скорость истечения и секундный расход пара, если скоростной коэффициент сопла равен φ_w = 0,97. Скоростью пара на входе в сопло пренебречь.