Тема 5. Первый закон термодинамики Вопросы для самостоятельного изучения:

1. Внутренняя энергия идеальных и реальных газов. От каких параметров состояния она зависит?

2. Графическое изображение работы расширения и сжатия на pv-диаграмме

3. Обратимые и необратимые процессы. Их графическое изображение

4. Энтальпия и ее физический смысл

Основные расчетные соотношения, законы, положения по теме:

1. N= [Дж/с]

2. 1 киловатт-час = 3,6Дж = 3,6 кДж

3. 

4. q = U + pdv

5. q = l

6. l = mgh

7. l = ()mg

Задачи для самостоятельного решения:

1. Определить внутреннюю энергию кислорода при температуре 0 ⁰С, если его энтальпия при этих условиях равна нулю.

2. Определить изменение внутренней энергии 1 м³ кислорода, если его температура понизится с 25⁰С до 5 ⁰С.

3. На какую высоту можно поднять гирю массой 1 кг, если бы для этой цели удалось использовать 50% от количества теплоты, выделившейся в результате сгорания одной спички? Массу спички принять равной 1 г и теплоту сгорания дерева 16000 кДж/кг.

4. Какую скорость движения должна иметь свинцовая пуля, чтобы расплавиться при ударе об абсолютно твердое препятствие? Принять температуру пули в момент удара 57 ⁰С, теплоемкость свинца 0,125 кДж/(кг К), теплоту плавления 21 кДж/кг, теплоту плавления 327 ⁰С.

5. Вода в количестве 5л нагревается опущенным в нее электрокипятильником мощностью 600 Вт. За какое время вода нагреется до кипения, если ее начальная температура 30 ⁰С? Предположить, что потери теплоты в воздух отсутствуют.

Рекомендуемая литература:

1. Техническая термодинамика и теплотехника: учеб.Пособие для вузов/ л.Т. Бахшиева, б.П. Кондауров, а.А. Захаров, в.С. Салтыкова; под ред. А.А. Захаровой. – м.: «Академия», 2006 – с.48 – 52

2. Мазур л.С. Техническая термодинамика и теплотехника: Учебник. – м.: гэотар-мед, 2003. – с.16-18, 28-30

Тема 6. Теплоемкость газов

Вопросы для самостоятельного изучения:

1. Понятия удельной теплоемкости, удельной массовой, объемной, молярной теплоемкости и их связь.

2. Понятие средней и истинной теплоемкости

3. Теплоемкость при постоянном объеме и постоянном давлении

4. Уравнение Майера и выводы из него

5. Уравнения удельной, объемной и молярной теплоемкости для газовых смесей

6. Энтропия. Приращение энтропии идеальных газов

Основные расчетные соотношения, законы, положения по теме:

Удельная теплоемкость: ;

Удельная массовая теплоемкость:

Объемная теплоемкость:

Молярная теплоемкость:

Связь удельных теплоемкостей:

Средняя теплоемкость в интервале температур от t₁ до t₂:

Уравнение Майера:

; для одноатомных газов =1,66;

для двухатомных =1,4; для трех- и многоатомных =1,33;

Задачи для самостоятельного решения:

1. Какое количество теплоты необходимо подвести к углекислому газу в закрытом сосуде объемом 0,1 м³, если начальная температура 20⁰С, давление 100 КПа, конечная температура 300⁰С. Определить также массу воздуха и конечное давление.

2. Вычислить среднюю мольную теплоемкость для воздуха при постоянном давлении в интервале температур 500 – 700 ⁰С, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.

3. Найти количество теплоты, необходимое для нагрева 5 м³ газовой смеси следующего объемного состава: кислорода – 5%, азота – 45%, углекислого газа – 50% при нагреве смеси от 20 ⁰С до 200 ⁰С при постоянном давлении.

4. При постоянной теплоемкости с_р определить изменение энтропии 2 кг воздуха в процессе расширения, если начальные параметры t₁= 25⁰C , Р₁= 1 атм.; конечные параметры: t₂= 125⁰C, P₂=1000 КПа.