Сборник задач по курсу общей физики: Учеб пособие 223 для студентов пед ин-тов по спец. №2105 «Физика» /Г. А. Загуста, Г. П. Макеева, А. С. Микулич и др.; Под ред. М. С. Цедрика. М.: Просвещение, 1989. 271 с.: ил
жүктеу/скачать 3,13 Mb.
|
cedrik
| п (п = —9 где V\ — максимальный объем, a V2 — минимальный
v 2 объем рабочего тела). Как влияет степень сжатия на КПД теплового двигателя? На рисунке 14.8 изображен цикл карбюраторного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, состоящий из двух изохор 1—4 и 2—3 и двух адиабат 1—2 и 3—4. Степень сжатия горючей смеси, которую можно считать идеальным газом с показателем адиабаты у, п = — . Определить КПД цикла. У г В цикле двигателя внутреннего сгорания, рассмотренном в предыдущей задаче, горючая смесь, которую можно считать двухатомным газом с жесткими молекулами, сжимается до объема 2,0 дм*. Ход и диаметр поршня равны соответственно 40 и 15 см. Определить КПД цикла, Сравнить КПД двух тепловых машин, циклы работы которых изображены на рисунке 14.9. Первый цикл состоит из двух адиабат 1—2 и 3—4, изобары 2—3 и изохоры 4—7, второй — из двух адиабат 1—2 и 3—4 и двух изобар 2—3 и 4—1. Участки 2—3 у обоих циклов одинаковы. На рисунке 14.10 изображен цикл четырехтактного двигателя Дизеля, состоящий из изобары 2—3, изохоры 4—1 и двух адиабат 1—2 и 3—4. Степень адиабатного сжатия n = V\/V^ а степень изобарного расширения k = Vi/V^ Определить КПД цикла. Рабочее вещество — идеальный газ с показателем адиабаты у. На рисунке 14.11 изображен цикл прямоточного воздушнореактивного двигателя, состоящего из двух адиабат 1—2 и 3—4 и двух изобар 4 — 1 и 2—3. Степень повышения давления при адиабатном сжатии 6=P2/Pi. Определить КПД цикла. Рабочее вещество — идеальный газ с показателем адиабаты у, 75 Рк ? ? Рк Ph Z 3 0 V Pz Pч Pf o vz v3 vt Рис. 14.9 Рис. 14.10 Тепловая машина работает по циклу (рис. 14.12), состоящему из изохоры 2 До какой температуры нужно довести кислород массой 4,0 кг, находящийся при температуре 227°С, не меняя его объема, чтобы уменьшить энтропию кислорода на 1,31 кДж/К? При нагревании аргона массой 8,0 г его абсолютная температура увеличилась в 2 раза. Определить приращение энтропии при 1) изохорном и 2) изобарном нагревании. Гелий в количестве 1 моль, изобарно расширяясь, увеличил свой объем в 4 раза. Найти приращение энтропии при этом расширении. Два объема газа, находившегося первоначально при одной и той же температуре и давлении, сжимают от значения до V Как будет выглядеть цикл Карно на диаграмме S, Т, если выразить состояние системы через энтропию S и абсолютную температуру Т вместо давления и объема? В результате изотермического сжатия воздуха объемом 887 дм3, находящегося при температуре 30°С и начальном давлении 0,10 МПа, энтропия его уменьшилась на 673 Дж/К. Определить объем воздуха в конце процесса. Кислород и водород, имеющие равные массы, одинаково изотермически сжимают. Для какого газа приращение энтропии будет больше и во сколько раз? Определить приращение энтропии углекислого газа массой 1,0 кг в процессе сжатия от давления 0,20 МПа при температуре 40°С до давления 4,5 МПа при температуре 253°С. Вычислить приращение энтропии одного моля идеаль- Энтропия 76 Рис. 14.11 Рис. 14.12 Рис. 14.13 ного газа при расширении его по политропе pVn = const от объема V\ до объема V2. Идеальный газ участвует в двух обратимых процессах 1—2—3 и 1—4— 3 (рис. 14.13). Показать, что теплота, сообщенная газу в каждом из процессов, различна, а изменение энтропии одно и то же. Кислород массой 1,0 кг при давлении 0,50 МПа и температуре 127°С, изобарно расширяясь, увеличивает свой объем в 2 раза, а затем сжимается изотермически до давления МПа. Определить суммарное приращение энтропии. Воздух массой 1,0 кг сжимают адиабатно так, что объем его уменьшается в 6 раз, а затем при постоянном объеме давление возрастает в 1,5 раза. Определить приращение энтропии в этом процессе. Определить приращение энтропии при смешении азота массой 3,0 кг и углекислого газа массой 2,0 кг. Температуры и давления газов до смешения одинаковы. Два баллона с кислородом вместимостями 2,0 и 4,0 дм3 соединены трубкой с краном. Начальные температуры в обоих баллонах одинаковы и равны 27°С. Давление в первом баллоне 0,10 МПа, во втором 0,60 МПа. Найти приращение энтропии системы после того, как откроют кран, если вся система заключена в теплоизолирующую оболочку. Два баллона с воздухом вместимостями 0,50 и 1,0 м3 соединены трубкой с краном. В первом баллоне находится воздух массой 3,0 кг при температуре 27°С, во втором — 5,0 кг при температуре 57°С. Найти приращение энтропии системы после открывания крана и достижения равновесного состояния. Стенки баллонов и трубка обеспечивают полную теплоизоляцию воздуха от окружающей среды. Идеальный газ в количестве 1 моль изометрически расширяется так, что при этом происходит приращение энтропии на 5,75 Дж/К. Определить натуральный логарифм отношения термодинамических вероятностей начального и конечного состояний газа, а также отношение начального и конечного его давлений. Энтропия термодинамической системы в некотором состоянии равна 3,18 мДж/К. Чему равен статистический вес этого состояния системы? 77 i 15. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ Уравнение Ван-дер-Ваальса для произвольной массы т газа: где а и b — постоянные Ван-дер-Ваальса. Связь критических параметров — молярного объема, давления и температуры газа с постоянными а и Ь Ван-дер-Ваальса: V„K = 3 Ь, рк = ~~~~т, тк = жүктеу/скачать 3,13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|