III. Задания для контрольной работы.

Задания на контрольную работу составлены в 15 вариантах. Вариант контрольной работы определяется числом личного шифра студента. Выполняя контрольную работу, студент должен ответить на два теоретических вопроса и решить три задачи.

Теоретические вопросы

№ варианта	Вопросы
1	1. Дайте определение технической термодинамики, ее основным параметрам (давлению, удельному объему, температуре). Приведите уравнение состояния идеального газа. 2. Дайте определение рабочей массе топлива, приведите его элементарный состав. В чем разница между высшей и низшей теплотой сгорания?
2	1. Перечислите термодинамические процессы идеальных газов. Охарактеризуйте каждый из них. 2. В чем отличие насыщенного пара от перегретого? Дайте определение относительной и абсолютной влажности.
3	1. Какими показателями характеризуется состав газовой смеси? Сформулируйте закон Дальтона для смеси идеальных газов. 2. Чем отличается работа двигателя с внешним и внутренним смесеобразованием?
4	1. Первый закон термодинамики. Его применение к термодинамическим процессам в газах. 2. В чем сущность диаграммы идеального цикла двигателя? КПД цикла.
5	1. Сущность второго закона термодинамики. Почему термический КПД цикла тепловых машин всегда меньше единицы? 2. Дайте характеристику способов сжигания топлива.
6	1. Расчет теплового потока через однослойную и многослойную плоскую стенку. 2. Для каких целей и где применяются горелки и форсунки?
7	1. Расчет теплового потока через однослойную и многослойную цилиндрическую стенку. 2. Назначение и основные виды теплообменных аппаратов, их сравнительная характеристика.
8	1. Теплоемкость. Виды теплоемкостей. Теплоемкость газовой смеси. 2. Дайте описание схемы паросиловой установки. Отличия активных и реактивных турбин.
9	1. Дайте определение и сравнительный анализ слоевого, вихревого и факельного способов сжигания топлива. 2. Какой процесс называют политропным? Показатель политропы.
10	1. Свойства энтропии, теорема Нернста. Является ли энтропия аддитивной величиной? 2. Классификация котельных установок и их назначение.
11	1. Что такое энтальпия термодинамической системы? Каков физический смысл заключен в этом понятии? 2. Приведите схему работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
12	1. Что такое реальный газ? Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов. 2. Топочные устройства и способы сжигания в них.
13	1. Теплопередача. Понятие о теплообменных аппаратах. 2. Паровые и газовые турбины.
14	1. Теплообмен излучением. Конвективный теплообмен. 2. Сравнение двухтактных двигателей с четырехтактными.
15	1. Расчетные выражения для определения тепла, работы, изменения внутренней энергии. Зависимость между параметрами состояния в процессах. 2. Термодинамические циклы холодильных установок. Типы холодильных машин.

Задачи для контрольной работы.

Задача 1.

Задан термодинамический цикл, состоящий из нескольких изопроцессов. Криволинейные участки циклов - изотермы. Охарактеризуйте каждый участок в отдельности и перечертите в недостающих системах координат. Номер рисунка, соответствующий варианту задания приведен в таблице 1.

Таблица 1.

13

141414141414114

15

Задача 2.

№ варианта	Условие задачи
1	Водород занимает объем  10 м 3 при давлении  0,1 МПа. Его нагрели при постоянном объеме до давления 0,3 МПа. Определить изменение внутренней энергии газа, работу, совершенную им, и теплоту, сообщенную газу.
2	Кислород при неизменном давлении 80 кПа нагревается. Его объем увеличивается от 1 м 3 до 3 м 3. Определить изменение  внутренней энергии кислорода, работу, совершенную им при расширении, а также теплоту, сообщенную газу.
3	В цилиндре под поршнем находится азот, имеющий массу  0,6 кг и занимающий объем 1,2 м 3, при температуре  560 К. В результате нагревания газ расширился и занял объем 4,2 м 3, причем температура осталась неизменной. Найти изменение внутренней энергии газа, совершенную им работу и теплоту, сообщенную газу.
4	В воздухоподогревателе котельной установки воздух нагревается от 20 °С до 250 °С при постоянном абсолютном давлении 0,1 МПа. Определить удельную работу расширения воздуха и расход теплоты на нагревание 1 кг воздуха.
5	В цилиндре под поршнем находится 1,5 кг кислорода. Поршень неподвижен. Какое количество теплоты необходимо сообщить газу, чтобы его температура повысилась на 8 °С? Чему равно изменение внутренней энергии и работа, совершенная газом?
6	При изобарном расширении 20 г водорода его объем увеличился в 2 раза. Начальная температура газа 300 К. Определить работу расширения газа, изменение внутренней энергии газа и количество теплоты, переданное газу.
7	В теплоизолированном цилиндре с поршнем находится азот массой 0,3 кг при температуре 20°С. Азот, расширяясь, со­вершает работу 6705 Дж. Определите изменение внутренней энергии азота и его температуру после расширения (СV = 745 Дж/(кг∙К).
8	При изотермическом расширении азота при температуре 280 К объем его увеличился в три раза. Определить: совершенную при расширении газа работу; изменение внутренней энергии; количество теплоты, полученное газом. Масса азота m = 0,3 кг.
9	Определить количество теплоты, которое надо сообщить кислороду объемом  50 л при его изохорном нагревании, чтобы давление газа повысилось на 0,5 МПа.
10	Объем водорода при изотермическом расширении при температуре 300 К увеличился в 5 раз. Определить работу, совершенную газом и теплоту, полученную при этом. Масса водорода равна 200 г.
11	Во сколько раз увеличится объем водорода, содержащий количество вещества 0,4 моль при изотермическом расширении, если при этом газ получит количество теплоты 800 Дж? Температура водорода 300 К.
12	Определить работу, которую совершит азот, если ему при постоянном давлении сообщить количество теплоты 21 кДж. Найти также изменение внутренней энергии газа.
13	При изотермическом расширении 2 м3 газа давление его меняется от 5 МПа до 4 МПа. Найти совершенную при этом работу.
14	Каково давление одноатомного газа, занимающего объем 2 л, если его внутренняя энергия равна 300 Дж.
15	Определить работу расширения 20 л газа при изобарном нагревании от 300 К до 393 К. Давление газа 80 кПа.

Задача 3.

№ варианта	Условие задачи
1	Температура нагревателя тепловой машины 150°С, а холодильника 25°С. Машина получила от нагревателя 4∙104 Дж энергии. Как велика работа, произведенная машиной?
2	Вычислить КПД идеальной тепловой машины, если тем­пература нагревателя 420 °С, а холодильника 130 °С. Какую часть всей полученной от нагревателя теплоты машина отдает холодиль­нику?
3	В идеальной тепловой машине, КПД которой 30%, газ получил от нагревателя 10 кДж теплоты. Какова температура на­гревателя, если температура холодильника 20°С? Сколько джоулей теплоты машина отдала холодильнику?
4	Температура пара, поступающего в турбину, 227°С, а температура холодильника 30°С. Определите КПД турбины и количество теплоты, получаемой от нагревателя каждую секунду, если за это же время бесполезно теряется 12 кДж энергии.
5	Определите КПД тепловой машины и величину работы, совершенной за счет каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, если температура нагревателя 140°С, а холодильни­ка 17°С.
6	КПД идеальной паровой турбины 60%, температура на­гревателя 480°С. Какова температура холодильника и какая часть теплоты, получаемой от нагревателя, уходит в холодильник?
7	Идеальный газ совершает цикл Карно при температурах теплоприемника 290 К и теплоотдатчика  400 К. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия  цикла, если температура теплоотдатчика возрастает до 600 К ?
8	Газ, совершающий цикл Карно, отдал холодильнику теплоту 14 кДж. Определить температуру нагревателя, если при температуре холодильника 280 К работа цикла 6 кДж.
9	Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от теплоотдатчика 4,38 кДж и совершил работу 2,4 кДж. Определить температуру теплоотдатчика, если температура теплоприемника 273 К.
10	Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия  цикла Карно при повышении температуры теплоотдатчика от 380 К до 560 К? Температура теплоприемника 280 К.
11	Газ, совершающий цикл Карно, получает теплоту 84 кДж. Определить работу  газа, если температура нагревателя в три раза выше температуры  холодильника.
12	В цикле Карно газ получил от нагревателя 500 Дж теплоты и совершил работу 100 Дж. Температура нагревателя 400 К.Определить температуру холодильника.
13	Газ совершает цикл Карно. Температура теплоотдатчика в три раза выше температуры теплоприемника. Теплоотдатчик передал газу 41,9 кДж теплоты. Какую работу совершил газ?
14	Тепловой двигатель, работающий по циклу Карно, совершает работу 73,5 к Дж. Температура нагревателя 100 0С, температура холодильника 0 0С. Найти КПД двигателя, количество теплоты, получаемое от нагревателя.
15	Тепловая турбина совершает за один цикл работу 80 кДж. Температура нагревателя 373 К, холодильника 278 К. Определить количество теплоты, отдаваемое холодильнику и КПД турбины.