Контрольная работа по "Физике"

Вариант 8

1. 2 м3 воздуха с начальной температурой 15 0С расширяются при постоянном давлении в 1,5 раза вследствие сообщения газу 837 кДж теплоты. Объемную среднюю изобарную теплоемкость принять равной 1,287 кДж/(м3.К). Найти конечный объем газа

Дано: воздух

p=const

V = 2 м3

t1 = 15 0С

V2 =1,5 V1

Q = 837 кДж

с'р m = 1,287 кДж/(м3.К)

Найти: V2

Решение:

1. Приведем единицы измерения величин исходных данных к системе СИ:

с'р m =1,287 кДж/(м3.К) =1287 Дж/(м3.К);    

Т1 = t1 +273,15 = 15+273,15=388,15 0К.

Из справочных данных находим значения газовой  постоянной воздуха:

[pic 1]

2. Из закономерностей изобарного процесса определяем температуру в конечном состоянии

[pic 2]

Тогда

[pic 3]

3. Определяем объем воздуха при нормальных условиях

[pic 4]

  4. Определяем давление воздуха

[pic 5]

5. Определяем массу воздуха

[pic 6]

6. Определяем  объем газа в конечном состоянии

[pic 7]

Ответ: конечный объем газа равен 3 м3

2. В чем заключается физический смысл удельной и универсальной газовых постоянных?

        Удельная газовая постоянная R равна работе, которую совершает 1 кг идеального газа, расширяясь при нагревании на 1К при постоянном давлении.

        Универсальная газовая постоянная R равна работе, которую совершает 1 моль идеального газа, расширяясь при нагревании на 1К при постоянном давлении.

3. Для цикла поршневого двигателя со смешанным подводом тепла, для которого дано: р1=0,095 МПа; t1=50 0C; ε=14; λ=1,5; ρ=1,6; k=1,4. Определить параметры в характерных точках цикла, теплоту, работу, термический КПД. Теплоемкость считать постоянной. Рабочее тело - воздух

Дано:

ДВС со смешанным подводом тепла

р1 = 0,095 МПа

t1 = 50 0С

ε =14

λ =1,5

ρ =1,6

k=1,4

С =соnst

Найти: параметры в характерных точках, q, l, η

Решение:

        1.Приведем значение давления в систему СИ: р1=9,5 .104 Па,

 T1 =t1 +273,15=50+273,15=323,15 K.

         2. Из справочных данных [1] находим значения параметров рабочего тела:

газовая постоянная Rв=287 Дж/(кг .К);  молекулярная масса µв =28,96 кг/кмоль; массовые теплоемкости: сp =1006 Дж/(кг . К), сV =719 Дж/(кг . К).

        3. Цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом тепла представлен на рисунке.

        Он состоит из следующих процессов:

1-2   адиабатный, s =const; 2-3   изохорный, υ=const;  3-4   изобарный, р=const;

4-5   адиабатный, s =const; 5-1   изохорный, υ=const.

Тогда

[pic 8]

[pic 9]Определяем термодинамические параметры  в основных точках процессов:

Для точки 1: На основании уравнения Клайперона определяем удельный объем рабочего тела υ1:

[pic 10]

Параметры в точке 1: р1 = 95 кПа,   ν1 = 1,0243 м3/ кг,  Т1 = 323,15 К.

        Для точки 2: процесс 1-2 -адиабатический

определяем удельный объем

[pic 11]

давление определяем из уравнения адиабаты:

[pic 12]

[pic 13]

Температуру определим из уравнения состояния идеального газа:

[pic 14]

Параметры в точке 2:

р2 = 3822,10713 кПа,       ν2 = 0,073166  м3/ кг,     Т2 = 928,66 К.

        Для точки 3: процесс 2-3 -изохорный (ν3 = ν2)  ν3 = 0,073166 м3/ кг

определяем давление

[pic 15]

        Для определения температуры воспользуемся зависимостями изохорного процесса :

[pic 16]

[pic 17]

Параметры в точке 3:

р3 = 5733,1607 кПа,       ν3 = 0,07316 м3/ кг,     Т3 = 1393  К.

        Для точки 4: процесс 3-4 - изобарный