Контрольное задание 2

Теперь вы должны выполнить указанный преподавателем вариант кон­трольного задания 2. Полученные результаты необходимо занести в лабо­раторную тетрадь.

Условия задания.

Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно с молем нагре­того газа, взятым при начальном давлении P₁ и температуре нагревателя T₁. Начальный объем газа V₁ = 10 л. После первого изотермического рас­ширения газ занял объем V₂; после адиабатического расширения объем стал равен V₃ = 40 л. .

Найти с помощью компьютерной модели:

1. к.п.д.  цикла;

2) температуру холодильника T₂;

3) четыре координаты P,V пересечения изотерм и адиабат с начала цикла.

Данные для конкретного варианта:

Вариант 1. P₁ = 499 кПа, T₁ = 600 K, V₂ = 12 л.

Вариант 2. P₁ = 499 кПа, T₁ = 600 K, V₂ = 14 л.

Вариант 3. P₁ = 499 кПа, T₁ = 600 K, V₂ = 18 л.

Вариант 4. P₁ = 457 кПа, T₁ = 550 K, V₂ = 14 л.

Вариант 5. P₁ = 457 кПа, T₁ = 550 K, V₂ = 16 л.

Вариант 6. P₁ = 457 кПа, T₁ = 550 K, V₂ = 20 л.

Вариант 7. P₁ = 416 кПа, T₁ = 500 K, V₂ = 16 л.

Вариант 8. P₁ = 416 кПа, T₁ = 500 K, V₂ = 18 л.

Вариант 9. P₁ = 416 кПа, T₁ = 500 K, V₂ = 23 л.

Вариант 10. P₁ = 374 кПа, T₁ = 450 K, V₂ = 18 л.

Вариант 11. P₁ = 374 кПа, T₁ = 450 K, V₂ = 22 л.

Вариант 12. P₁ = 374 кПа, T₁ = 450 K, V₂ = 27 л.

Контрольные вопросы.

1. Объясните, какие термодинамические процессы составляют цикл Карно.

2. Чему равен к.п.д. цикла Карно?

3. Объясните, почему к.п.д. цикла Карно максимален?

Лабораторная работа № 9. Изотермы реального газа.

1. Определения.

Любое вещество может находится в различных состояниях (фазах) - твердом, жидком и газообразном. Переход из одного состояния в другое называют фазовым переходом. Испарение и конденсация являются при­мерами фазовых переходов. Все реальные газы способны при определен­ных условиях превращаться в жидкость. Поэтому изотермы реальных га­зов сильно отличаются от изотерм идеальных газов.

В закрытом сосуде жидкость и ее пар могут находиться в состоянии динамического равновесия, когда число молекул, вылетающих из жидко­сти, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара. Такую систему называют двухфазной. Пар, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным.

Давление насыщенного пара P_S(T) зависит только от его температуры и не зависит от его объема.

Поэтому изотермы реального газа на плоскости P,V содержат гори­зонтальные участки, соответствующие двухфазной системе.

При повышении температуры давление насыщенного пара и его плотность возрастают, а плотность жидкости уменьшается из-за теплового расширения. При некоторой температуре плотности пара и жидкости ста­новятся одинаковыми. Эту температуру принято называтькритической температурой T_. При исчезают фи­зические различия между жидкостью и ее насыщенным паром. Критиче­ская температура для воды равна 647,3 К, для азота 126 К. Критическое давление для воды равно 21.8 - 22.1 МПа, для азота 3.4 МПа. При комнат­ной температуре ( 300 K) вода может находиться в равновесии со своим паром, а азот существует только в однородном (газообразном) со­стоянии.