26

Содержание

Задача №1	2
Задача №2	6
Задача №3	11
Задача №4	16
Список литературы	20

Задача №1

В процессе изменения состояния газа внутренняя энергия его увеличивается на. При этом над газом совершается работа, равная. Начальная температура газа, конечное давление.

Определить для заданного газа показатель политропы , начальные и конечные параметры, изменение энтропиии изменение энтальпии. Представить процесс викоординатах. Изобразить здесь же (без расчета) изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы, проходящие через начальную точку.

Решение:

1. Конечная температура процесса определяется из выражения для изменения внутренней энергии, :

,

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

.

Конечная температура процесса равна:

.

2. Показатель политропы определяется из выражения для работы процесса:

,

где ;

;

–постоянная газовая постоянная, , определяемая выражением:

,

где – универсальная газовая постоянная.

Показатель политропы равен:

.

Так как , то процесс изотермический.

3. Начальное давление газа можно найти из соотношения параметров изотермического процесса, :

;

.

4. Начальный и конечный объем определяем из характеристического уравнения состояния газа, :

;

.

5. Изменение энтропии составит, :

.

Или для изотермического процесса:

.

6. Изменение энтальпии процесса, :

.

7. Для построения процессов в координатах необходимо вычислить значение энтропии газа в начальном состоянии по формуле,:

,

где – показатель адиабаты, определяемый зависимостью:

.

Значение энтропии газа в начальном состоянии равно:

.

8. Изображение термодинамических процессов.

Задача №2

Определить параметры рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания, если известны давление и температурарабочего тела в начале сжатия.

Степень сжатия , степень повышения давления, степень предварительного расширениязаданы.

Определить работу, получаемую от цикла, его термический КПД и изменение энтропии отдельных процессов цикла.

За рабочее тело принять воздух, считая теплоемкость его в рабочих интервалах температур постоянной, построить в масштабе этот цикл в координатах и.

Исходные данные и искомые показатели

Дано	Определить
	, ,,,
	, ,,
	, ,,

Решение:

1. Удельный объем воздуха в точке 1 цикла, соответствующей начальному состоянию, находится из характеристического уравнения:

,

где – индивидуальная газовая постоянная воздуха.

2. Так как сжатие происходит по адиабатному процессу, то параметры состояния рабочего тела в точке 2 цикла определяются выражениями:

;

,

где – показатель адиабаты для воздуха.

.

3. В процессе 2-3 цикла осуществляется изохорный подвод теплоты в количестве . Исходя из этого, параметры рабочего тела в точке 3 будут иметь следующие значения:

;

;

.

4. Линия 3-4 на диаграмме изображает изобарный процесс подвода теплоты в количестве . Исходя из условий изобарного процесса, параметры рабочего тела в точке 4 составят:

;

;

.

5. Дальнейший процесс расширения происходит по адиабате 4-5. Параметры состояния рабочего тела в точке 5 определяются выражениями:

;

;

.

6. Количество подведенной теплоты в цикле составит:

,

где – удельная массовая теплоемкость воздуха в процессе постоянного объема;

–удельная массовая теплоемкость воздуха в процессе постоянного давления.

.

7. Отведенная теплота цикла (процесс 5-1) равна:

.

8. Полезная работа цикла составит:

.

9. Термический КПД цикла равен

.

10. Изменение энтропии в процессах цикла определяется по формуле:

.

Адиабатные процессы 1-2 и 4-5:

.

Изохорный процесс 2-3:

.

Изобарный процесс 3-4:

.

Изохорный процесс 5-1:

.

11. Проверка.

Для цикла должно быть:

,

где – число участков цикла.

;

.

Следовательно, вычисления выполнены правильно.

12. Для построения цикла в координатах необходимо вычислить значение энтропии газа в начальном состоянии по формуле:

;

.

13. Расчетные данные для построения цикла ДВС.

    Параметр	Координаты характерных точек цикла
    	1	2	3		4	5
    	0,09	2,312	3,468	3,468		0,358
    	0,839	0,0839	0,0839	0,1678		0,839
    	263	676	1014	2028		1048
    	0,005	0,005	0,298	0,999		0,999

14. Расчетная диаграмма термодинамического цикла ДВС со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера).

1-2 – сжатие;

2-3 – подвод теплоты в процессе расширения при постоянном давлении;

4-5 – расширение;

5-1 – выпуск ОГ при постоянном объеме.

15. Основные формулировки второго закона термодинамики.

• Теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более нагретому (формулировка Клаузиуса).

• Вечный двигатель второго рода невозможен (формулировка Оствальда).

• Там где есть разница температур возможно совершение работы (формулировка Карно).

• Все самопроизвольные процессы в природе идут с увеличением энтропии.

• При прохождении в изолированной системе самопроизвольных процессов энтропия системы возрастает (энтропия изолированной системы стремится к максимуму, так как самопроизвольные процессы передачи тепла всегда будут происходить, пока есть перепады температур).