4. Изучение изотерм реального газа

Данная компьютерная модель использует критические параметры, соот­ветствующие водяному пару, хотя изучаемые закономерности справед­ливы для любого реального газа.

Прежде чем приступить к выполнению конкретных заданий, повторим основные правила работы с данной компьютерной моделью. После запуска второй части лабораторной работы в левой части экрана монитора должно появиться следующее окно:

Нажмите на кнопку "Описание лабораторной работы" и дополнительно в правой половине экрана появится настоящее описание. В этом состоянии экрана вы будете выполнять работу.

Для установки начальных параметров заданий используйте линейки выбора. Для детального анализа сжатия и расширения газа при изотерми­ческом процессе применяйте пошаговое выполнение модели (см. "Работа с моделями").

Контрольное задание.

Теперь вам необходимо выполнить указанный преподавателем вариант задания из следующего списка. Измерения нужно проводить в пошаговом режиме работы модели. Если, согласно заданию, вы исследуете процесс расширения газа, то следует сначала сжать газ и только после этого в по­шаговом режиме проводить измерения. Полученные результаты необхо­димо занести в лабораторную тетрадь.

Вариант 1. Под поршнем, закрывающем цилиндрический сосуд, имеющий объем V₁ = 0,2 л и помещенный в термостат при T = 480 K, находятся ненасыщенные водяные пары при давлении P₁ = 4,5 МПа. Пар изотерми­чески сжимается. Определить:

а) давление пара P₂ и объем V₂, при которых пар станет насыщенным (начало конденсации),

б) объем полностью сконденсированной воды (по кривой испарения).

Вариант 2. Найти критическое давление и критическую температуру во­дяного пара, используя компьютерную модель. Сравните полученные ре­зультаты со справочными данными и вычислите погрешность.

Вариант 3. Давление ненасыщенных паров газа, содержащихся в объеме V₁ = 0,2 л, изменилось при изотермическом сжатии от P₁ = 5,9 МПа до P₂ = 9,8 МПа и пары стали насыщенными (начало конденсации). Каковы температура T и объем V₂ насыщенных паров? Каков объем V₃ полно­стью сконденсированной воды (по кривой испарения)?

Вариант 4. В результате изотермического (при T = 600 K) расширения насыщенных водяных паров давление уменьшается от P₁ = 16,1 МПа (точка начала конденсации) до P₂ = 8,4 МПа и пары становятся ненасы­щенными. Определить:

а) начальный V₁ конечный объем V₂ водяных паров,

б) объем V₃ сконденсированной воды (по кривой испарения), если из начального состояния изотермически полностью сжать пар.

Вариант 5. При T = 640 K и V₁ = 0.2 л ненасыщенные пары воды под­вергаются изотермическому сжатию. Найти начальное P₁ и конечное P₂ давления паров, если известно, что в результате сжатия объем уменьшился в 2 раза и конечному состоянию на диаграмме P,V соответствует точка на кривой конденсации.

Вариант 6. В изотермическом процессе расширения водяных паров на­чальное давление P₁ = 8,4 МПа (точка начала конденсации) уменьшилось на 2,5 МПа. Определить начальный V₁ и конечный объемы V₂ пара, если начальная температура его была T = 500 K. Какой пар был в начальном и конечном состояниях?

Вариант 7. Под поршнем, закрывающим цилиндрический сосуд, имеющий объем V₁ = 0,2 л и помещенный в термостат при T = 590 K, находятся ненасыщенные водяные пары при давлении P₁ = 8,2 МПа. Пар изотерми­чески сжимается. Определить:

а) давление пара P₂ и объем V₂, при которых пар станет насыщенным (начало конденсации),

б) объем полностью сконденсированной воды (по кривой испарения).

Вариант 8. Давление ненасыщенных паров газа, содержащихся в объеме V₁ = 0,2 л, изменилось при изотермическом сжатии от P₁ = 7 МПа до P₂ = 12 МПа и пары стали насыщенными (начало конденсации). Каковы тем­пература T и объем V₂ насыщенных паров? Каков объем V₃ полностью сконденсированной воды (по кривой испарения)?

Вариант 9. В результате изотермического (при T = 620 K) расширения насыщенных водяных паров давление уменьшается от P₁ = 18 МПа (точка начала конденсации) до P₂ = 8,6 МПа и пары становятся ненасы­щенными. Определить:

а) начальный V₁ конечный объем V₂ водяных паров,

б) объем V₃ сконденсированной воды (по кривой испарения), если из начального состояния изотермически полностью сжать пар.

Вариант 10. При T = 490 K и V₁ = 0,2 л ненасыщенные пары воды под­вергаются изотермическому сжатию. Найти начальное P₁ и конечное P₂ давления паров, если известно, что в результате сжатия объем уменьшился до V₂ = 0,14 л и конечному состоянию на диаграмме P,V соответствует точка на кривой конденсации.

Вариант 11. В изотермическом процессе расширения водяных паров на­чальное давление P₁ = 11,1 МПа (точка начала конденсации) уменьши­лось до P₂ = 6,6 МПа. Определить начальный V₁ и конечный V₂ объ­емы пара, если начальная температура его была T = 540 K. Какой пар был в начальном и конечном состояниях?

Вариант 12. При изотермическом расширении насыщенного водяного пара, находящегося в объеме V₁ = 0,13 л (точка начала конденсации), дав­ление его меняется от P₁ = 13,4 МПа до P₂ = 8,6 МПа. Найти темпера­туру T, если конечный объем пара V₂ = 0,18 л.