1.5.1 Задачи

1. Какое количество теплоты нужно сообщить 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.

4. Газы, двигаясь по дымовой трубе при постоянном давлении, охлаждаются от 350 до 294 ⁰С. Найти, во сколько раз площадь верхнего отверстия трубы должна быть меньше площади нижнего отверстия при сохранении одинаковой скорости в ней. Ответ: в 1,1 раза.

5. Компрессор подает 1,5 м³/мин воздуха давлением 0,8 МПа при температуре 207 ⁰С. Для охлаждения сжатый воздух проходит при постоянном давлении трубчатый водяной холодильник, при выходе из которого имеет температуру 47 ⁰С. Найти массовый расход охлаждающей воды, если при входе в холодильник она имеет температуру 12 ⁰С, а при выходе 28 ⁰С. Теплоемкость воздуха = 1,013 кДж/(кгК), воды = 4,19 Дж/(кгК). Ответ: 1259 кг/ч.

6. К воздуху объемом 0,1 м³ при давлении 1 МПа и постоянной температуре 200 ⁰С подводится 126 кДж теплоты. Найти конечное давление и объем. Ответ: 283 кПа; 0,35 м³ .

7. Воздух с начальным объемом 8 м³ при давлении 90 кПа и температуре 20 ⁰С изотермически сжимается до давления 0,8 МПа. Найти конечный объем и работу изменения объема. Ответ: 0,889 м³; -1,55 МДж.

8. Сжатый воздух под давлением 1 МПа и температуре 50 ⁰С должен адиабатно расширяться до давления 50 МПа. Во сколько раз увеличится при этом объем воздуха, какова будет конечная температура и работа изменения объема, если начальный объем 1 м³. Ответ: V₂/ V₁ = 8,52; 137 К; 1,44 МДж.

9. Воздух с начальным объемом 8 м³ и начальной температурой 20 ⁰С сжимается по политропе с показателем n = 1,2 от давления 0,09 МПа до 0,82 МПа. Найти конечные температуру, объем воздуха и работу изменения объема. Ответ: 423 К; 1,28 м³; -1,58 МДж.

10. Воздух объемом 3 м³ расширяется от давления 0,55 МПа и температуры 45 ⁰С до давления 0,15 МПа и занимает после этого объем 10 м³. Найти показатель политропы, конечную температуру и работу изменения давления. Ответ: 1,08; 289 К; 2,03 МДж.

11. Воздух объемом 1,5 м³ сжимают от давления 0,1 МПа и температуры 17 ⁰С до давления 0,7 МПа и температуры 100 ⁰С. Найти показатель политропы и работу изменения объема. Ответ: 1,15; -286 кДж.

2 Индивидуальное задание 2 анализ термодинамических круговых процессов

Необходимо дать теоретический анализ цикла Карно, холодильной установки, поршневого компрессора, теплового насоса. Показать отклонение реальных процессов от идеальных, решить не менее 70 % задач из подраз-делов 2.1.1, 2.2.1, 2.3.1, 2.4.1; варианты задания приведены в таблице 2.1.