Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И

РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)

ОТЧЕТ

По лабораторной работе «Цикл Карно»

По дисциплине «Концепции современного естествознания»

Задание по выполнению лабораторной работы

Изменяя объем изотермического расширения от 1 л до 9 л (с шагом 1 h), исследуйте зависимости совершаемой за цикл работы и коэффициента Полезного действия от объема изотермического расширения. Заполните таблицу и постройте два графика А(ΔV) и η(ΔV).

Полезная работа (А)	9178,6	12230,2	12819,6	11823,9	10273,7	8185,5	5715,9	2965,0	0,0
КПД (η)	66,2	55,7	46,2	36,7	28,7	21,0	13,7	6,7	0,0
Изотермическое расширение (ΔV).	1	2	3	4	5	6	7	8	9

Выберите оптимальные режимы: (1) для достижения максимальной полезной мощности; (2) для максимальной экономии топлива.

Оптимальные режимы:

При адиабатическом расширении равном 3 л., нагревателе Q1 равном 27725,9 Дж., холодильнике Q₂ равном 14906,3 Дж., КПД равном 46,2% будет достигнут режим максимальной полезной мощности А=12819,6 Дж.

Для максимальной экономии топлива: нагреватель Q₁ 46051,7 Дж., холодильник Q₂ 46051,7 Дж., но полезная работа будет А=0,0 Дж.

Посчитайте, сколько моль газа составляет рабочее тело машины, ес­ли максимальное давление в цилиндре 10 атм, а минимальный объем 1 л.

S_max =10 атм = 10,1 * 10⁵ Н/М

V = 1 л. = 0,001 м³

PV=nRT, nRT= PV,

n = PV / RT = 10,1 * 10⁵ Н/М * 0,001 м³ / 8,314 дж/моль *к

n = 121,48 (моль газа составляет рабочее тело машины)

Графики А(ΔV) и η(ΔV):

Контрольные вопросы

1. Что такое идеальный газ? Приведите примеры идеальных газов.

Ответ:

Идеальный газ - модель реального газа, которая удовлетворяет следующим требованиям: --

-Расстояние между молекулами гораздо больше их размеров (молекулы можно считать материальными точками);

-Силами взаимодействия, кроме моментов соударения, можно пренебречь (потенциальная энергия взаимодействия молекул по сравнению с кинетической энергией хаотического движения пренебрежимо мала);

-Столкновение молекул друг с другом и со стенками абсолютно упругое;

-Движение каждой молекулы подчиняется классическим законам динамики Ньютона.

Реальный разреженный газ приблизительно ведет себя как идеальный газ.

Достаточно pазpяженный газ называется идеальным. Но, что значит - "достаточно pазpяженный"? В газе молекулы совершают свободное (изолированное от других молекул) движение, лишь время от времени сталкиваясь друг с другом или со стенками сосуда. До тех поp пока молекула совершает свободное движение, у нее имеется только кинетическая энергия. Во время столкновения у молекул появляется и потенциальная энергия. Таким образом, полная энергия газа представляет сумму кинетической и потенциальной энергий ее молекул. Чем pазpяженнее газ, тем больше молекул в каждый момент времени пребывает в состоянии свободного движения, имеющих только кинетическую энергию. Следовательно, при pазpяжении газа уменьшается доля потенциальной энергии в сравнении с кинетической. Газ становится достаточно pазpяженным, чтобы считать его идеальным, если потенциальной энергией его молекул можно пpенебpечь в сравнении с кинетической.