Задачи по "Физике"

Задача 1

Смесь идеальных газов задана объемными долями rn2 = 0,6, rco2 = 0,2 и   ro2 = 0,2. Общая масса смеси М = 10 кг Объем смеси в начальном состоянии  V1 = 4 м3  температура  t1 = 387 °С. В результате адиабатного расширения смеси ее давление уменьшается до значения p2 = 0,1 МПа. Определить давление смеси в начальном состоянии, температуру и объем смеси в конечном состоянии, работу расширения и изменение внутренней энергии смеси. Считать, что теплоемкость газов не зависит от температуры и определяется по табл. 1 приложения. Определить парциальные давления газов, входящих в смесь, в конечном состоянии. Изобразить процесс в pν- и Ts- диаграммах.

Дано:

rn2 = 0,6

rco2 = 0,2

ro2 = 0,2

М = 10 кг

V1 = 4 м3

t1 = 387 °С

p2 = 0,1 МПа

____________________________

p1, t2, V2 - ?

L, ∆U - ?

px - ?

Решение

1. Удельный объем смеси в начальном состоянии

 м3/кг[pic 1]

1. Давление смеси в начальном состоянии

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

1. Газовая постоянная смеси газов

[pic 5]

1. Кажущаяся молярная масса смеси

[pic 6]

= кг/кмоль[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

1. Параметры состояния в конце сжатия определим из уравнения адиабатного процесса

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

1. Массовая доля компонентов газовой смеси

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

1. Массовая теплоемкость Ср (р=const) и Сν (ν=const)

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

 Дж/кг∙К[pic 20]

 Дж/кг∙К[pic 21]

 Дж/кг∙К[pic 22]

 Дж/кг∙К[pic 23]

[pic 24]

 Дж/кг∙К[pic 25]

 Дж/кг∙К[pic 26]

 Дж/кг∙К[pic 27]

 Дж/кг∙К[pic 28]

[pic 29]

1. Массовая теплоемкость, определенная по табл. 1 по ф-ле:

[pic 30]

k = 1.370

 м3/кг[pic 31]

[pic 32]

1. Удельная работа расширения

 Дж/кг[pic 33]

Работа расширения

[pic 34]

1. Изменение внутренней энергии смеси

[pic 35]

[pic 36]

[pic 37]

1. Парциальное давление компонентов

[pic 38]

[pic 39]

[pic 40]

[pic 41]

Задача 2

Кислород из состояния 1 изотермически расширяется до состояния 2, в котором p2 =0,1 МПа и t2 =200°С, а затем в изохорном процессе нагрева переходит в состояние 3, в котором p1=p3 и t3 = 1400°С. Показать процесс 1-2-3 в рν- и Ts-диаграммах. Определить значения p, t и ν кислорода в точках 1, 2 и 3. Вычислить удельные работу, теплоту, изменение внутренней энергии и энтропии кислорода в процессах 1-2, 2-3 и 1-2-3 в целом. Изохорный процесс рассчитать с учетом зависимости теплоемкости кислорода от температуры (см табл. 2 приложения).