Теплоемкость смесей

Задачи

28. Найти средние удельные изохорную и изобарную теплоемкости кислорода в интервале температур 1600 ¸ 1200 °С. Ответ: = 0,778 кДж/(кг×К), = 1,0651 кДж/(кг×К).

29. Найти среднюю молярную изохорную теплоемкость кислорода при нагревании его от 0 до 1000°С. Ответ: 23,02 кДж/(моль×К).

30. В помещении размером 6х5х3 м температура воздуха 27°С при давлении 101 кПа. Найти, какое количество теплоты нужно отвести от этого воздуха, чтобы понизить его температуру до 17°С при том же давлении. Средняя удельная изобарная теплоемкость воздуха равна 1,004 кДж/(кг×К). Массу воздуха в помещении условно принять постоянной. Ответ: -1,06 МДж.

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 w₁ и w₂ – 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

31.Состав отработавших газов двигателя внутреннего сгорания в молях следующий: n_CO2 = 74,8; n_H2O = 68; n_O2 = 119; n_N2 = 853. Найти количество теплоты, выделяемой при понижении их температуры от 380°С до 20°С при постоянном давлении. Ответ: -12,17 МДж.

Дата добавления: 2015-05-08