Теплофизика. Часть 1 «Основы термодинамики»: Учебное пособие, страница 42

9.5 Теплоемкость

1)  В помещении размером 6*5*3 м температура воздуха 27 ⁰С при давлении 101 кПа. Найти, какое количество теплоты нужно отвести от этого воздуха, чтобы понизить его температуру до 17 ⁰С при том же давлении.

Средняя удельная теплоемкость воздуха 1,004 кДж/(кг·К). Массу воздуха в помещении принять постоянной. Ответ: 1,06 МДж.

2)  От азота, заключенного в баллоне, отводится 17000 кДж теплоты. При этом температура его понижается от 800 до 200 ⁰С. Найти массу азота, заключенного в баллоне. Ответ: 34,6 кг.

3)  В трубчатом воздухонагревателе  воздух нагревается при постоянном давлении от 10 до 90 ⁰С. Найти массовый расход воздуха, проходящего через воздухонагреватель, если ему сообщается 210 МДж/ч теплоты.

Ответ: 2610 кг/ч.

4)  Найти количество теплоты, необходимое для нагревания при постоянном объеме 10 кг азота от 200 ⁰С до 800 ⁰С. Ответ: 4,91 МДж.

5)  Найти среднюю изобарную и изохорную молярные теплоемкости продуктов сгорания топлива при охлаждении их от 1100 до 300 ⁰С. Молярные доли компонентов этих продуктов сгорания следующие: ; ; ; .

Ответ: Дж/(моль·К); Дж/(моль·К).

6)  Найти среднюю удельную теплоемкость кислорода при постоянном давлении при повышении температуры от 600 ⁰С до 2000 ⁰С.

Ответ: 1,1476 кДж/(кг·К).

7)  Найти среднюю молярную изобарную теплоемкость углекислого газа при повышении его температуры от 200 ⁰С до 1000 ⁰С.

Ответ: 52,89 кДж/моль.

8)  Воздух, содержащийся в баллоне вместимостью 12,5 м³ при температуре  20 ⁰С  и давлении  1  МПа  подогревается  до  температуры      180 ⁰С. Найти подведенную теплоту. Ответ: 17,0 МДж.

9)  Найти средние удельные изохорную и изобарную теплоемкости кислорода в интервале температур 1200... 1800 ⁰С.

Ответ:0,90 кДж/(кг·К); 1,16 кДж/(кг·К).

10)  Найти среднюю молярную изохорную теплоемкость кислорода при нагревании его от 0 до 1000 ⁰С. Ответ: 25,3 кДж/(кг К).

11)  Температура смеси, состоящей из азота массой 3 кг и кислорода массой 2 кг в результате подвода к ней теплоты при постоянном объеме повышается от 100 до 1100 ⁰С. Определить количество подведенной теплоты. Ответ: 4,1 МДж.

12)  Состав продуктов сгорания бензина в цилиндре двигателя в молях следующий: =71,25; =21,5; =488,3; =72,5. Температура этих газов 800 ⁰С, окружающей среды 0 ⁰С. Определить долю тепловых потерь с уходящими газами, если теплота сгорания бензина 43950 кДж/кг.

13)  Газовая смесь состоит из 2 кг углекислого газа, 1 кг азота, 0,5 кг кислорода. Найти среднюю молярную изобарную теплоемкость смеси в интервале температур 200 ... 800 ⁰С. Ответ: 42,86 Дж/(моль·К).

14)  Найти средние изобарную и изотермную молярные теплоемкости  продуктов сгорания топлива при охлаждении  их от 1100 до 300 ⁰С. Молярные доли компонентов этих продуктов сгорания следующие:  =0,09; =0,083; =0,069; =0,758. Ответ: 32,3 Дж/(моль·К);  27,0 Дж/(моль·К).

15)  Состав отработанных газов двигателя внутреннего сгорания  в молях следующий: =74,8; =68; =119; =853. Найти количество теплоты, выделяемой этими газами при понижении их температуры от 380 до 20 ⁰С.

9.6 Термодинамические процессы газов

1)  Какое количество теплоты нужно сообщать углекислому газу, содержащемуся в баллоне вместимостью 0,8 м³, для повышения давления от 0,1 до 0,5 МПа, принимая =838 Дж/(кг·К). Ответ: 1,42 МДж.

2)  К воздуху в баллоне вместимостью 100 л при давлении 0,3 МПа и температуре 15 ⁰С подводится теплота в количестве 148,8 кДж. Найти конечные температуру и давление воздуха в баллоне, если удельная теплоемкость =752 Дж/(кг·К). Ответ: 560⁰С; 0,87 МПа.

3)  Воздух при  начальных   условиях  V₁=0,05 м³,   Т₁=850 К   и    p=3 МПа расширяется при постоянном давлении до объема V₂=0,1 м³. Найти конечную температуру, подведенную теплоту изменения внутренней энергии и работу изменения объема. Ответ: 1700 К; 619 кДж; 150 кДж; 469 кДж.