Параметры состояния рабочего тела. Термодинамический процесс и законы термодинамики. Реальные газы. Влажный воздух. Физические свойства воды и водяного пара на линии насыщения, страница 4

Определить, сколько времени потребуется для нагрева воды до

а) t₂ = 100 ^oC;                           б) t₂ = 150 ^oC;                 в)  ^оС

Потерями теплоты в окружающую среду пренебречь. Изобарная теплоемкость воды c_р = 4,19 кДж/(кг·К), плотность воды ρ = 10³ кг/м³, 1 м³ = 10³ л.

Рекомендации: использовать зависимости (2.9-2.11), а также (2.5), считать, что l =l’= 0.

Задача № 2.7

Определить количество произведенной работы рабочим телом – насыщенным паром массой 2 кг, если к нему подвели теплоту Q = (5600 + 10·n) кДж и при этом параметры пара после произведения работы имеют значение:

а) t₂ = 120 ^oC;                           б) t₂ = 100 ^oC;                 в) t₂ = 130 ^oC.

Температура воды перед нагревом t₁ = 20 ^oC, ее теплоемкость  кДж/(кг·К).

Рекомендации: работа определяется по зависимости (2.9), удельная теплота находится из (2.10), изменение энтальпии Δh находится по (2.5) как разница энтальпий пара при температуре t₂ (находится по табл. 5.1) и энтальпии воды при температуре t₁ , находится по (2.6).

Задача № 2.8

Найти изменение энтропии ∆S азота, если с начальных параметров температуры  ^оС и удельного объема 

а) υ₁ = 0,2 м³/кг;                       б) υ₁ = 0,5 м³/кг;                  в) υ₁ = 0,7 м³/ кг произошло изменение температуры до , ^оС и  удельного объема  υ₂ = 0,05 м³/кг  .

Рекомендации: изобарные теплоемкости рассчитать по табл. 2.1, изменение энтропии – по (2.7).

Тема 4. Термодинамические процессы

Основные процессы изменения состояния идеального газа:

- изохорный (υ = const); - изобарный (р = const); - изотермический (Т = const); - адиабатный (q = const).

Характеристики этих процессов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Характеристики процессов изменения состояния

	№ форм	Процессы
		изохорный	изобарный	изотермический	адиабатный
Уравнение процесса	4.1
Теплоемкость кДж/(кг·К)	4.2	сυ		∞	0
Изменение внутренней энергии, ΔU, кДж/кг	4.3			0
Изменение энтальпии, Δh, кДж/кг	4.4			0
Уд. количество теплоты, q1-2, кДж/кг	4.5				0
Работа изменения объема l1-2, кДж/кг	4.6	0

Уравнение состояния идеального газа

.                                                  (4.7)

Плотность  газа                      

r=1/υ,  кг/м³,                                             (4.8)

масса газа                                         

m=r ·V, кг,                                               (4.9)

где V- объем среды, м³.

Количество теплоты

Q=m ·q, кДж.                                           (4.10)

Задача № 4.1

В закрытом сосуде емкостью V=300 л содержится азот при температуре t₁= (20 +10·n) ^оС и давлении

а) Р₁ = 0,8 МПа;                       б) Р₁ = 1,2 МПа;             в) Р₁ = 1,5 МПа.

Определить давление, плотность и массу газа после охлаждения до 0 ^оС.

Рекомендации: для определения давления использовать соответствующее уравнение процесса (4.1, табл. 4.1), для определения плотности использовать уравнение состояния (4.7)  и уравнение (4.8), 1 м³ = 10³ л.

Задача № 4.2

В газовом баллоне емкостью V=40 л содержится углекислый газ при температуре t₁= (20 +1,0·n) ^оС и давлении

а) Р₁ = 8 МПа;                         б) Р₁ = 12 МПа;              в) Р₁ = 15 МПа.

Определить массу и объем газа, если его выпустить в атмосферу при температуре 15 ^оС.

Рекомендации: по уравнению состояния (4.7) находятся удельные объемы газа для начальных (в баллоне) и конечных (в атмосфере) параметров, плотность находится по (4.8), масса по (4.9) по начальным параметрам, объем газа в атмосфере – по (4.9) по конечным параметрам (при условии, что m=const).