Физика \ Физика

Второе начало термодинамики, страница 5

Воспользуемся соотношением Максвелла:

.

Отсюда следует:

.                                           (2)

Подставляя (2) в (1) и заменяя , получаем

 и

.

Для идеального газа ,  и , т. е. эффект Джоуля – Томсона не имеет места.

1.4.3. Задачи для самостоятельного решения

1.  Воздух, взятый при давлении  Па и температуре 500 К изотермически расширяется так, что , затем адиабатически сжимается до первоначального значения давления, после чего процесс замыкается в цикл по изобаре. Определить работу, совершенную в этом цикле в расчете на 1 кг воздуха. Показатель адиабаты принять равным 1,4.

2.  Тепловая машина совершает цикл Карно, получая от нагревателя теплоту  Дж. Определить начальные и конечные параметры состояния газа в расчете на один моль для изотермы, при которой производится подвод тепла. Известны также начальное давление газа  Па и начальная температура Т1 = 900 К.

3.  Найти КПД цикла Клапейрона, состоящего из двух изотерм
T1 = const, T2 = const (T1 > T2) и двух изохор V1 = const, V2 = const (V2 > V1).

4.  Найти КПД цикла, состоящего из двух изотерм и двух изобар в предположении, что рабочим телом является идеальный газ. Известны
T1 = const, T2 = const (T1 > T2), p1 = const, p2 = const (p1 > p2).

5.  Тепловая машина совершает квазистатический цикл, состоящий из адиабаты , изотермы  и изохоры . Найти КПД цикла выразив его через значения максимальной Т1 и минимальной Т2 температур.

6.  Цикл Карно осуществляется в интервале температур от Т1 = 600 К до Т2 = 200 К. давления в состоянии 2 и 4 одинаковы и равны  Па. Определите параметры опорных точек цикла (1, 2, 3, 4) и полезную работу в расчете на 1 кг рабочего вещества, в качестве которого взят воздух.

7.  Установить, изменение какой из величин в цикле Карно окажет наибольшее влияние на значение КПД: увеличение температуры нагревателя на  или уменьшение температуры холодильника на такую же величину.

8.  Найти КПД цикла, как функцию максимальной Т1 и минимальной Т2 температур рабочего вещества, в качестве которого взят идеальный газ. Найти количество тепла, получаемые рабочим веществом на каждом этапе цикла. Найти работу цикла, считая теплоемкости Cp и СV известными.

Скачать файл