Контрольная работа по дисциплине "Теплотехника"

 

 

Содержание.

1. Дать характеристику термодинамического изобарного процесса изменения состояния                                                                                                            3
2. Задача № 1                                                                                                               6
3. Задача № 2                                                                                                          7

Список используемой литературы                                                                      8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Дать характеристику термодинамического изобарного процесса изменения состояния.

Изобарный процесс (др. - греч. ισος, isos - «одинаковый» + βαρος,  baros - «вес») - термодинамический процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении и постоянной массе идеального газа (p = const).

Зависимость объёма газа от температуры при неизменном давлении была   экспериментально исследована в 1802 году Жозефом Луи Гей-Люссаком. Закон Гей-Люссака: при постоянном давлении и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, отношение объёма газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным: V/T = const.

Изобарный процесс можно описать уравнением: V = VoαT, где

V – объем газа при абсолютной  температуре Т;

Vo — объем газа при температуре 0оС;

α — температурный коэффициент объемного расширения газа, равный 1/273 К-1

В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна A = PΔV.

Количество теплоты, получаемое или отдаваемое газом, характеризуется изменением энтальпии: Q = ΔH = ΔU + PΔV.

При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.

Изменение энтропии при квазистатическом изобарном процессе равно

.

 В случае, если изобарный процесс происходит в идеальном газе, то .

Следовательно, изменение энтропии можно выразить как:   

  

Если пренебречь зависимостью  от температуры, то

                                                   

Графики зависимости между параметрами газа при постоянной массе газа и давлении называют изобарами (рис. 1).

Рис .1

Графически изобарный процесс в р—v-диаграмме изображается прямой линией, параллельной оси объемов. Линия изобарного процесса называется изобарой (Рис.2).

                      

Рис.2

Связь между параметрами в изобарным процессе выражается законом Гей-Люссака:

 
Изменение внутренней энергии газа рассчитывается по формуле:

В изобарном процессе происходит изменение объема рабочего тела, следовательно, совершается работа, определяемая:

W=mw

Для  произвольной массы газа m формула работы примет:

где V1, V2  - объем m кг газа в начале и конце процесса, м3. 
Воспользовавшись первым законом термодинамики, можем рассчитать теплоту процесса (для 1 кг газа) по формуле:

При этом в термодинамике существует связь между изохорной cv и изобарной ср теплоемкостями. Связь устанавливается уравнением Майера:

Тогда выражение для определения количества теплоты для 1 кг газа примет вид:

для произвольной массы газа:

Таким образом, в изобарном процессе теплота расходуется на совершение работы и на изменение внутренней энергии рабочего тела.

 

Задача № 1

Определить состояние водяного пара с давлением 1 МПа, если на его получение из воды при температуре 0 градусов при постоянном давлении затрачено 2680 кДж/кг.

Степень сухости можно определить из уравнения  

Дано: 1мПа h=2680кЖд/кг	Решение 1.Находим по  таблице  где пар влажный =2777.8 кДж / кг 2777.8 кДж / кг  2680 кДж / кг пар влажный 2. Определяем степень  сухости = +x r Находим по таблице где =762.4 кДж/кг        r = 2015.3 постоянная величина X= = =0.95 Ответ: пар влажный Степень сухости =0.95
Найти: х

 

 

 

Задача № 2

В компрессоре сжимается 1 кг метана с давления 0,0981 МПа до давления 0,294 МПа при постоянной температуре +15 градусов С. Определить работу сжатия в этом процессе.

Дано:  =1кг =0.0981 МПа =0.294 МПа t=15	Т=273+15=288к
Найти:

Решение

lg

Ig

Вывод:   осуществляет работу с отводом теплоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы.

1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М., 2009. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.

2.    Шатров М.Г. Теплотехника.- М.: «Академия», 2012 .

3.  Белоусов Ю.М. и др. Задачи по теоретической физике. - М.: изд. Интеллект,  2013.

4.   ЭБС КнигаФонд - http://www.knigafund.ru

5.   Новая электронная библиотека newlibrary.ru