Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
методичка.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
2.39 Mб
Скачать

Задача 1

Для ее решения необходимо изучить разделы по газовым законам, теплоемкости газов, первому и второму законам термодинамики, газовым процессам и энтропии.

Условия задачи:

В процессе изменения состояния 1 кг газа внутренняя энергия его увеличивается на U. При этом над газом совершается работа, равная l. Начальная температура газа t1 конечное давление Р2.

Определить для заданного газа показатель политропы n, начальные и конечные параметры, изменение энтропии s и изменение энтальпии i ( h). Представить процесс в v-P и s-T координатах. Изобразить здесь же (без расчета) изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы, проходящие через начальную точку, и дать их сравнительный анализ.

Дано: Определить:

U = -143,5 кДж/кг; n; P1 ; v1;

l =-63 кДж/кг; t2; v2;

t1= 27°С; s; i

Р2= 4∙105 Па;

Углекислый газ (СО2).

Решение:

Конечная температура процесса определяется из выражения для изменения внутренней энергии:

,

где СV - удельная массовая теплоемкость в процессе постоянного объема, вычисляемая из соотношения:

где значения удельной киломольной теплоемкости находятся в табл. 2, а молекулярной массы в табл. 1

Таблица 1

Молекулярные массы газов, кг/кмоль

Наименование газов

Формула

Молекулярная масса

Воздух

-

28,97

Углекислый газ

СО2

44,01

Кислород

О2

32,0

Азот

N2

28,016

Метан

СН4

16,043

Гелий

Не

4,003

Водород

Н2

2,016

Окись углерода

СО

28,01

Водяной пар

Н2О

18,016

Аммиак

4

17,032

Сернистый газ

SO2

64,06

Таблица 2

Средние теплоемкости газов, кДж/(кмоль К)

Газы

Одноатомные

12,56

20,93

Двухатомные

20,93

29,31

Трех и многоатомные

29,31

37,68

Показатель политропы определяется из выражения для работы процесса:

где T1=t1 + 273 = 27 + 273 = 300 К; T2 = t2 + 273 = -188,5 + 273 = 84,5 К;

R - индивидуальная газовая постоянная, определяемая выражением:

Здесь = 8314 Дж/(кмоль К) - универсальная газовая постоянная.

Если l =0, то - процесс изохорный.

Для изохорного процесса:

Начальное давление газа можно найти из соотношения параметров политропного процесса:

Для изотермического процесса:

Начальный и конечный объем определяются из характеристического уравнения состояния газа:

Изменение энтропии составит:

где R - индивидуальная газовая постоянная, кДж/(кг К);

k- показатель адиабаты, определяемый зависимостью:

, - определяются из табл. 1.

Изменение энтальпии в процессе равно:

Для построения процессов в координатах s - Т (рис. 3) следует вычислить значение энтропии газа в начальном состоянии по формуле: