Тема 12. Реальні гази, рідини і тверді тіла

ЗАДАЧІ

11.1. Ідеальна теплова машина, в якій робочою речовиною є ідеальний газ, працює за циклом Карно. Температура нагрівника Т₁ втричі вища від температури холодильника Т₂. Нагрівник передає робочому тілу кількість теплоти Q₁=42 кДж. Яку роботу А виконав газ? (28 кДж)

11.2. Теплова машина працює за циклом Карно. Температура нагрівника Т₁=370 К, холодильника Т₂=314,5 К. За один робочий цикл машина віддала холодильнику Q₂=850 Дж теплоти. Яку корисну роботу виконала машина за цикл? (150 Дж)

11.3. Внаслідок удосконалення теплової машини періодичної дії з ККД η=30% кількість теплоти, яку вона отримала від нагрівача протягом колового процесу, залишилась без змін, а кількість теплоти, що передавалась холодильнику за один коловий процес, зменшилась на N=10%. Яким став ККД теплової машини? Яку роботу виконує теплова машина після удосконалення, внаслідок отримання від нагрівника Q₁=2,5·10⁴ Дж теплоти?
(37%; 9250 Дж)

11.4. Ідеальна теплова машина, в якій робочою речовиною є ідеальний газ, працює за циклом Карно. Температури нагрівника і холодильника відповідно Т₁=474 К і Т₂=284 К. Визначити ККД циклу Карно. На скільки потрібно збільшити температуру нагрівника, щоб ККД циклу збільшився у два рази? (40,1%; 958 К)

11.5. Парова машина потужністю Р=29,4 кВт споживає за час
t=1 год роботи масу m=16,1 кг вугілля з питомою теплотою згоряння q=33 МДж/кг. Температура у котлі Т₁=47З К, температура холодильника (навколишнього середовища) Т₂=331 К. Визначити ККД η цієї парової машини і ККД η' ідеальної теплової машини, що працює за циклом Карно з такими самими температурами нагрівника і холодильника. (19,92%; 30,02%)

11.6. У карбюраторному двигуні внутрішнього згоряння двохатомний ідеальний газ виконує цикл, що складається з двох адіабат і двох ізохор. Ступінь адіабатного стиску п=V₁/V₂=10. Визначити ККД η цього циклу. (60,19%)

11.7. Температура газів, що утворюються під час згоряння палива в циліндрі двигуна автомобіля Т₁=1000 К. Температура вихлопних газів Т₂=350 К. Витрата палива на шляху S=150 км дорівнює V=12 л. Питома теплота згоряння палива
q=4,6·10⁷ Дж/кг, густина палива ρ=700 кг/м³. Яку силу тяги міг би розвивати двигун автомобіля, якщо б він був ідеальною тепловою машиною? (1,67 кН)

11.8. Кондиціонер, що працює за зворотним циклом Карно, відводить теплоту із приміщення з температурою t₂=17°С в навколишнє середовище, температура якого t₁=37°С. За деякий час із приміщення відводиться Q₁=20 МДж теплоти. Визначити величину холодильного коефіцієнта кондиціонера і виконану роботу. (14,5; 1,29 МДж)

11.9. Для підтримання в приміщенні температури t₂=20°С кондиціонер, що працює за циклом Карно, щогодини виконує роботу А=5 МДж. Холодильний коефіцієнт кондиціонера ε=12,7. Визначити температуру t₁ навколишнього середовища і кількість теплоти, яка відводиться із приміщення щогодини.
(43°С; 68,5 МДж)

11.10. Через теплообмін крізь стінки холодильна установка отримує від повітря в кім­наті кількість теплоти Q₂=420 кДж щогодини. Температура в кімнаті t₁=20°С. Всереди­ні холодильної установки підтримується температура t₂=-5°С. Яку мінімальну потужність має споживати установка від мережі? (11 Вт)

11.11. Нагріта вода масою т=6,5 кг, температура якої
Т₁=350 К, перемішується в термостаті з такою самою масою т холодної води, температура якої Т₂=300 К. Питома тепло­ємність води с=4,19 кДж/(кг·К). Чому дорівнює загальна зміна ентропії води ∆ S? (161,63 Дж/К)

11.12. Водень, маса якого т=0,02 кг, переходить із стану з параметрами V₁=10 л і р₁=180 кПа у стан із параметрами V₂=40 л і р₂=120 кПа. Визначити зміну ентропії ∆S під час цього процесу. (318,97 Дж/К)

№	Формула	Назва формули	Позначення
		Рівняння Ван-дер-Ваальса для довільної маси реального газу	і - поправки (сталі) Ван-дер-Ваальса
		Параметри критичного стану	.- критичні молярний об'єм, тиск і абсолютна температура газу
		Внутрішня енергія реального газу	- молярна теплоємність газу при сталому об’ємі
	або	Відносна вологість повітря	і - парціальний тиск і густина водяної пари в повітрі при даній температурі; і -парціальний тиск і густина насиченої водяної пари при тій же температурі
	або	Поверхневий натяг	- сила поверхневого натягу; - довжина контуру, що обмежує поверхню рідини; - поверхнева енергія; - зміна площі поверхневого шару рідини
		Додатковий тиск, викликаний кривизною поверхні рідини (формула Лапласа)	і - радіуси кривизни двох взаємно перпендикулярних перерізів поверхні рідини
		Додатковий тиск на сферичну поверхню рідини	- радіус кривизни сферичної поверхні рідини
		Висота підняття рідини в капілярі	- крайовий кут змочування; - густина рідини; - радіус капіляра
		Відносна зміна об'єму рідини при нагріванні	- температурний коефіцієнт об'ємного розширення рідини
		Відносна зміна об'єму рідини при зміні тиску	- коефіцієнт стисливості рідини
		Закон Дюлонга і Пті	- молярна теплоємність хімічно простих кристалічних тіл; - універсальна газова стала
		Відносна зміна довжини твердого тіла при зміні температури	- початкова довжина тіла; - зміна довжини; - термічний коефіцієнт лінійного розширення
		Відносна зміна об'єму твердого тіла при нагріванні	- початковий об’єм тіла; - термічний коефіцієнт об'ємного розширення.   Для твердих ізотропних тіл
		Теплопровідність твердих тіл	- кількість теплоти, що передається при теплопровідності за час ; - коефіцієнт теплопровідності; - градієнт температури в напрямку, перпендикулярному до площадки
		Рівняння Клапейрона- Клаузіуса для фазового переходу І роду	- зміна температури плавлення при зміні тиску ; - температура плавлення; - об'єми речовини в твердому і рідкому станах; - теплота фазового переходу

Дата добавления: 2015-05-23