Термодинамика

Задача Воздух состоит из N₂ и О₂ и имеет объемную долю r_N2=0,4. Определить изменение энтальпии этого воздуха при его политропном нагреве от 10 ^оС до 410 ^оС. Считать газ идеальным с постоянными теплоемкостями с_v и с_p.

Задача Газовая смесь, состоящая по объему из 30 % углекислого газа (СО₂) и 70 % кислорода (О₂), при температуре 120 ^оС и давлении 3 бар занимает объем 0,5 м³ . Газ политропно с n = 0,8 расширяется, при этом его объем увеличивается в 3 раза. Считая газы идеальными с жесткими молекулами, определить количество теплоты, работу изменения объема, изменение внутренней энергии и энтропии процесса. Изобразить процесс в диаграммах р,v и Т,s.

Задача Двухатомный газ, имеющий теплоемкость с_v = 0,65 кДж/(кг∙К), политропно переходит из состояния с t₁ = 17 ^оС и v₁ = 0,8 м³/кг в состояние с р₂ = 8 бар и t₂ = 277 ^оС.  Определить удельные изменение энтропии и теплоту процесса. Считать газ идеальным с постоянными теплоемкостями с_v и с_p.

Задача На каком из указанных в p,v- диаграмме процессов идеального газа (рис. 1) наибольшие повышение температуры и подвод теплоты? Для ответа необходимо перестроить процессы в T,s- диаграмму.

Рис. 1

Задача Рассчитать в обратимом процессе 1-2-3 (рис. 1) идеального воздуха удельные теплоту и изменение энтропии, считая с_v и с_p зависящими от температуры. Процесс 1-2 – адиабатное сжатие воздуха от р₁ = 1 бар и t₁ = 17 ^оС до р₂ = 10 бар,
2-3 – при р₂ = const от t₂ до t₃ = 20 ^оС.

Рис. 1

Задача Воздух c начальными параметрами р₁ = 5 бар, t₁ = 280 °С адиабатно расширяется до давления р₂ = 2 бар. Пользуясь таблицами (табл.) термодинамических свойств газов, определить конечные значения температуры и удельного объема, работу изменения объема.

Задача Определить теплоту и изменение внутренней энергии воздуха, изобарно расширяющегося от t=20 ^оС до двукратного увеличения объема. Расчеты выполнить двумя способами:
а) считая теплоемкости воздуха с_v и с_p не зависящими от температуры,
б) используя таблицы зависимости термодинамических свойств газов от температуры (табл.).
Оценить погрешность расчетов искомых величин по способу (а) по отношению к способу (б).

Задача В баллоне постоянного объема двуокись углерода (СО₂) нагревается от давления р₁ = 2 бар и температуры t₁ = 10 ^оС до давления р₁ = 4,05 бар. Пользуясь таблицами, определить конечные параметры газа (t ₂, v₂, u₂, h₂) и количество затраченной удельной теплоты в этом процессе.

Задача В конвективных газоходах парогенератора продукты сгорания топлива изобарно охлаждаются от t₁ = 1050 °С до t₂ = 140 ^оС. Состав газов задан по объему: r_CO2 = 0,15, r_O2 = 0,06, r_N2 = 0,79.

Определить количество теплоты, отдаваемое 1 кг газов. При расчете использовать данные таблиц С.Л. Ривкина.

Примечание: в таблицах смотреть азот атмосферный.

Указание:

при р=const энтальпии конечного и начального состояний смеси определяются выражением
 ,

где g_i – массовые доли каждого компонента газовой смеси.

Задача Кислород с начальными параметрами р₁ = 1 МПа и t₁ = 400 ^оС расширяется адиабатно до давления р₂ = 0,2 МПа. Пользуясь таблицами термодинамических свойств газов, определить конечную температуру, начальный и конечный удельные объемы, удельную работу изменения объема и изменение энтальпии в процессе.