103

СОДЕРЖАНИЕ

Y

Вопрос 1.8 6

Задача 1.19 9

Вопрос 1.19 11

Задача 1.26 13

Задача 2.8 18

Вопрос 2.8 22

Задача 2.19 25

Вопрос 2.19 28

Задача 2.26 30

Вопрос 2.26 32

Задача 3.8 34

Вопрос 3.8. 36

Задача 3.19 37

Задача 3.26 43

Вопрос 3.26 44

Вопрос 4.8 47

Задача 4.19 48

Вопрос 4.20 53

Вопрос 4.26 57

Задача 5.8 64

Вопрос 5.8 66

Задача 5.19 68

Вопрос 5.26 79

79

Вопрос 5.31 83

Задача 6.8. 85

Вопрос 6.8. 91

Вопрос 6.9 96

Задача 6.26 98

Вопрос 6.26 101

Список использованной литературы 103

Задача 1.8.

Какое количество воды можно вытеснить из цистерны подводной лодки, находящейся на глубине h=40 м, если для этого применяется сжатый воздух из баллона объемом V=40 л при избыточном давлении воздуха P₁=24,9 МПа и температуре t₁=27.° С, если барометрическое давление B=750 мм рт. ст.? (Задачу решить в единицах СИ.)

Решение:

Принимаем, что воздух - идеальный газ. Тогда можем записать для него уравнение состояния в начальный момент времени:

(1)

И уравнение состояние после того, как была вытеснена вода:

(2)

Где

(3)

(4)

Считая, что Т = const, можем записать:

(5)

Тогда объем воды можем записать как разность:

(6)

Ответ: =2,03м

Вопрос 1.8

Что такое работа? Функцией чего она является? Вычисление работы.

Ответ:

Работа процесса - энергия, передаваемая одним телом другому, при их взаимодействии, не зависящая от температуры этих тел и не связанная с переносом вещества от одного тела к другому.

L – работа, Дж (Вт ч)

l – удельная работа, Дж/кг

(7)

Работа изменения объема - работа сил давления при изменении объема системы в некотором термодинамическом процессе.

Получим выражение для определения работы деформации. Пусть система в состоянии 1( ).В ходе некоторого процесса система обменивается теплотой , в результате чего система переходит в состояние 2 .Поверхность системы - S, перемещается на величину dn, объем увеличился на dV. В ходе перемещения против сил давления совершается работа dL:

(8)

(9)

(10)

Работа:

(11)

Удельная работа

(12)

Где v- удельный объем

На основании известной геометрической интерпретации интеграла работа изменения объема в pv – диаграмме изображается площадь ю фигуры, лежащей между кривой процесса и осью абсцисс.(Рис. 1) Работа – характеристика процесса. Она зависит от пути перехода.

Рис. 1

Техническая работа – та работа, которая может быть отведена от системы к некоторому внешнему объекту.

– техническая работа, Дж

– удельная техническая работа, Дж/кг

(13)

(14)

Где – работа проталкивания

(15)

Отсюда следует, что техническая работа в некотором термодинамическом процессе определяется выражением:

(16)

Минус означает, что знак изменения давления противоположен знаку работы. Используя для технической работы геометрическую интерпретацию интеграла , легко установить, что работа изменения объема в pV-диаграмме изображается между кривой процесса и осью ординат и тоже зависит от процесса(Рис. 2).

Рис. 2

Задача 1.19

Генераторный газ состоит из 57% Н₂, 23% СН₄, 6% СО₂, 2% СО и 12% N₂ по объему. Определить среднюю молекулярную массу, газовую постоянную, плотность смеси, а также массовые до­ли компонентов при p=0,1 МПа и t=17° С.

Решение:

Известно, что

(17)

Тогда в нашем случае

Газовая постоянная смеси равна:

Считая генераторный газ идеальным, из уравнения первого закона термодинамики можем записать

(18)

Тогда плотность газа

(19)

С помощью соотношения между объемными и массовыми долями получим массовую долю каждого газа, входящего в генераторный газ:

(20)

Ответ: = 11,38 кг/кмоль

Вопрос 1.19

Что такое объемный и массовый составы смеси идеальных газов и как можно перейти от одного к другому?

Ответ:

Состав смеси – одна из важнейших и важнейших ее характеристик. Состав смеси может быть задан тремя видами: массовыми, объемными, молярными концентрациями.

Концентрация – величина, характеризующая относительное содержание данного компонента в многокомпонентной термодинамической системе. Измеряется в долях или процентах. Очевидно, что

(21)

Массовая концентрация (массовая доля, ) – концентрация, выраженная отношением массы компонента ( ) к массе всей смеси ( ).

(22)

Объемная концентрация (объемная доля, ) – концентрация, выраженная отношением парциального объема составляющей в данной системе к объему смеси.

(23)

Где - парциальный объем j-ого компонента, определяемый при температуре и давлении смеси.

(24)

Очевидно, что

(25)

Разделив уравнение (23) на уравнение (24), получим

(26)

Отсюда следует, что парциальные объемы компонентов прямопропорциональны их парциальным давлениям.

(27)

(28)

(29)