Теплоемкость смесей

Пример 15. Температура смеси, состоящей из азота массой 3 кг и кислорода массой 2 кг, в результате подвода к ней теплоты при постоянном объеме повышается от 100 до 1100С. Найти количество подведенной теплоты.

Решение. Искомое количество теплоты найдем из уравнения:

Q₁₂ = .

Среднюю удельную изохорную теплоемкость найдем по уравнению:

,

где ₁ и ₂ – массовые доли компонент смеси, равные, соответственно, 3/5 и 2/5; ₁, ₂ – теплоемкости компонент смеси, которые определяются по таблицам прил. для средней температуры 600С.

Таким образом, = 0,6843+0,4809=829,4 Дж/(кгК).

Найдем подведенную теплоту:

Q₁₂ = 5829,41000 = 4147 кДж.

Пример 16. Состав продуктов сгорания бензина в цилиндре двигателя внутреннего сгорания в молях следующий: углекислого газа – 71,25, кислорода – 21,5, азота – 488,3, паров воды – 72,5 при температуре этих газов 800С. Определить долю тепловых потерь с уходящими газами, если теплота сгорания бензина 43950 кДж.

Решение. Найдем сначала теплоту Q₁ уходящих (выхлопных) газов. Полагая, что сгорание происходит при постоянном давлении, запишем уравнение для количества теплоты в виде

,

где n_i –количество вещества i – го компонента смеси, - средняя молярная изобарная теплоемкость i-го компонента смеси.

Для определения необходимо знать молярные массы компонент и найти по таблицам прил. изобарные теплоемкости газов для средней температуры смеси, равной 400С. Тогда

для CO₂: = 0,9868 10³0,044 = 43,42 Дж/(моль К),

для О₂: = 0,965110³0,032 = 30,88 Дж/(моль К),

для N₂: = 1,0567 10³0,028 = 29,59 Дж/(моль К),

для H₂O: =1,9477 10³ 0,018 = 35,06 Дж/(моль К).

Теперь можем найти количество теплоты:

Q₁ = (71,2543,42 +21,530,88+488,329,59 +72,535,06)(800-0) = 16,6 МДж.

Следовательно, доля тепловых потерь составляет

Q₁/Q = 16598/43950 = 0,378 или 37,8%.

Задача