0182 Бронников ЛР9

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра Физики

ОТЧЕТ ЛР №9

по дисциплине «Физика»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ.

Студент гр. 0182 ______________ Бронников Д.Д.

Преподаватель ______________ Морозов В.В.

Санкт-Петербург

2020

104300	22,4	23	296	5	1.4		20,8

2-ой способ. Нахождение показателя политропы методом переноса погрешности

Создание выборок значений перепада давлений и объема N = 10

Параметр	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	640	680	640	640	720	640	640	680	640	640	2 дел
	120	160	120	120	160	160	120	160	120	120

Определение перепадов давлений выборочным методом.

Формула
	653,33	13,33	30,67	80
	133,33	13,33	30,67	40

(продолжение)

			с	100%
18,4	2	18,5	=653,3 18,5	3
9,2	2	9,4	=133,3 9,4	7

Расчет показателя политропы методом переноса погрешностей

1,26	0,0245	1,26 0,02	1,6

Шкала прибора проградуирована в миллиметра водного столба. 1 мм вод.ст. = 9.8 Па 10 Па. Цена деления прибора 4 мм вод.ст. Перевод скачков давлений и давлений в Па

, Па	, Па	. Па
87 099,26	0	17 771,82
, Па	, Па	, Па
191399,26	104300	122071,82

Параметры состояния в вершинах nVT-цикла

Число молей газа в баллоне =1,743

Уравнения изопроцессов: , .

Состояние	, Па		, К
1	191399,26	22,4*10-3	296
2	104300	35*10-3	252,9
3	122071,82	35*10-3	296

Параметры состояния в вершинах SVT-цикла , ,

Состояние	, Па		, К
1	191399,26	22,4*10-3	296
	104300	34,6*10-3	248,86
	124056,9	34,6*10-3	296

Термодинамические функции в nVT-цикле. Теплоемкость n-процесса

, , ,

в любом процессе , В линейном приближении: , ,

Процесс
1-2 (n = const)	-1562,56		838,43	25,2*10-3
2-3 (V=const)	1562,56	0	1562,56	46,8*10-3
3-1 (T= const)	0			72*10-3
	0	487,6	487,6	0

Термодинамические функции в SVT-цикле.

Процесс
1-2 (S= const)	-1709	1709	0	0
2-3 (V=const)	1709	0	1709	9,7*10-3
3-1 (T= const)	0			-9,7*10-3
	0	-155,1	-155,1	0

Расчет холодильных коэффициентов nVT- иSVT- циклов

, ,

Ответы на контрольные вопросы ЛР9.

1. Идеальным называют газ размерами молекул которого и взаимодействием между ними можно пренебречь.

2. Числом степеней свободы i молекулы (любого тела) называется число независимых координат, определяющих положение молекулы (тела) в пространстве при её движении.

O₂ – 2-х атомная: 7 с учётом колеб. ст. св., 5 – без CO₂ – многоатомная, линейная: 7 с учётом колеб. ст. св., 5 – без

3. Термодинамические циклы являются круговыми процессами, существующими в термодинамике. Холодильные циклы - обратные круговые термодинамические процессы, в результате которых теплота переходит от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой за счёт затраты работы. Характеризуется холодильным коэффициентом - безразмерной величиной, характеризующей энергетическую эффективность работы холодильной машины; равной отношению холодопроизводительности к количеству энергии (работе), затраченной в единицу времени на осуществление холодильного цикла.

4. СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА - классификация веществ относительно их структурных характеристик. Наиболее распространенными параметрами состояния являются абсолютная температура, абсолютное давление и удельный объем (или плотность) тела. Уравнение состояния идеального газа:

5. Работа газа A- это результат взаимодействия системы с внешними объектами, в результате чего изменяются параметры системы. Ф-я процесса.

Внутренняя энергия U — это суммарная кинетическая энергия теплового движения частиц вещества и потенциальная энергия их взаимодействия друг с другом. Является ф-ей состояния.

Количество теплоты Q- это энергия, которую получает или отдает система в процессе теплообмена. Ф-я процесса.

Энтропия S – это функция состояния системы (S) с дифференциалом в бесконечном обратимом процессе, равным dS=δQ/T.

6. Процесс является политропным, в котором теплоёмкость газа С остаётся постоянной

n = (Cp  C) / (C_V  C) – показатель политропы, определяет конкретный характер процесса

Для изохорного - , изобарного - 0, адиабатного - k, изотермического - 1

7. рnV^n1 dV + Vⁿ dр = 0 – ур-е политропы; рdV + V dр = 0 – ур-е изотермы, продифф:

8. При постоянной массе газа и его неизменной молярной массе отношение произведения давления на объем к его абсолютной температуре остается величиной постоянной:

Закон Бойля — Мариотта:

Закон Шарля:

Закон Гей-Люссака:

9. Тепло полученное системой из вне, равно сумме изменения внутренней энергии и внешней работы. Формула: Q = A + ΔU

Адиабатный: (Q = 0) -A=ΔU

Изотермический: (T = const) Q = A

Изобарный: (p = const) Q = A +ΔU

Изохорный: (V = const) Q = ΔU

10. Удельной теплоемкостью вещества C называется физическая величина, численно равная количеству энергии в форме теплоты, которое надо сообщить единице массы этого вещества для увеличения его температуры на 1 Кельвин.

 , Дж/(кг×К)

 Молярная теплоемкость С_μ, в отличие от удельной теплоемкости, отнесена не к единице массы (1 килограмму), а к массе одного моля вещества. Очевидно, что C_μ = mc , Дж/(моль×К)

11. Из пункта 7 следует:

, соответственно, зная n: где   Cp/Cv - показатель адиабаты.

12. При данном политропном процессе воздух охлаждается, но тепло через стеклянную колбу поступает в систему ( dQ  0 , dT  0 ) поэтому теплопоемкость газа c=dQ/dT – отрицательна.

13.

14. Холодильный коэффициент - безразмерная величина, характеризующая энергетическую эффективность работы холодильной машины; равная отношению холодопроизводительности к количеству энергии (работе), затраченной в единицу времени на осуществление холодильного цикла.

15.

16. Холодильный коэффициент холодильника связан с кпд тепловой машины как:

17. КПД:

0 ≤ ε < ∞

1-я теорема Карно: КПД любой тепловой машины, работающей по обратимому циклу Карно, не зависит от природы рабочего тела и устройства машины, а является функцией только температур нагревателя и холодильника. Холодильная машина — тепловая машина, работающая по обратному циклу, т.е. круговому циклу, в котором рабочее тело совершает отрицательную работу. Значит, тепловая машина с высоким КПД, если ее цикл обратить, может работать как хороший холодильник, и наоборот.

18. Термодинамическая энтропия:

Ф-ла Больцмана:

, где 

В политропном процессе с учетом уравнения Пуассона :

19. Формулировка Кельвина, Формулировка Клаузиуса, Формулировка Оствальда

- энтропийная формулировка.

Задачи к ЛР9.

13. В баллоне объёмом 10 л находится гелий с молярной массой μ = 4 г моль под

давлением P₁ = 1Мпа и при температуре T₁ = 350K . После того, как из баллона было взято m = 10г гелия, температура в баллоне понизилась до T₂ = 300K . Определить давление P₂ гелия, оставшегося в баллоне.

Дано: Решение: Ур-е Клайперона: V=10л=10^-2м³ , выразим P₂:

P₁=1Мпа=10⁶Па

m= 10г= 10^-2 кг , где

T₁=350 K , подставив и преобразив:

T₂=300 K

M = 4 г /моль =0,004 кг/моль =2,3*10⁵ Па

P₂ - ? Ответ: P₂ =2,3*10⁵ Па

33. Для двухатомного газа разность удельных теплоемкостей (c_p-c_v) равна 260 Дж/кг К. Найти массу киломоля газа и удельные теплоемкости c_p и c_v.

Ответ: M=0,032 кг/моль,

57. Объем двухатомного газа при адиабатическом расширении в цикле Карно изменяется

от V₂ = 2 л до V₃ = 4 л. Найти КПД цикла.

Дано: Решение: V₁=2л=2*10^-3 Q = 0

V₂=4л=4*10^-3

-? Ур-е адиаб.

Ответ: =