Цикли. Розрахунок роботи, внутрішньої енергії, теплових ефектів та ККД

3.2 Теплова машина Карно, яка має ККД h=40%, починає використовуватись при тих же теплових резервуарах як холодильна машина. Скільки тепла Q₂ ця машина може перевести від холодильника до нагрівача за один цикл, якщо до неї за кожен цикл підводиться робота А= 10 кл/Дж?

3.5 Знайти ККД циклу, який складається з двох ізотерм і двох ізобар, вважаючи, що робочою речовиною є ідеальний газ.

3.11 Обернений термодинамічний цикл, який виконується з молем ідеального газу в якості робочої речовини, складається з двох ізотермічних процесів 1-2, 3-4 і політропічних процесів 2-3, 4-1 з теплоємністю газу С₀ (мал.3.11). Знайти роботи, які виконує газ, і кількість отриманого ним тепла на всіх етапах циклу. Знайти ККД теплової машини, яка працює по цьому циклу.

3.15 Обчислити ККД циклу, який складається з політропи 1-2 (Р µ V), адіабати 2-3 і ізобари 3-1, якщо в якості робочої речовини використовується одноатомний ідеальний газ, а відношення максимального тиску в циклі до мінімального Р₂/ Р₁=2 (мал.3.15)

3.19 Ідеальний двох атомний газ здійснює цикл, зображений на мал.3.19 Знайти величину повної роботи за цикл і обчислити ККД.

3.21 Термодинамічна система, робочою речовиною якої є двохатомний ідеальний газ, здійснює обернений круговий процес, зображений на мал.3.21.Знайти ККД цього циклу, якщо відомо, що всі процеси – політропічні, а саме, 1-2 – ізобара, 2-3 – ізохорна, 4-1 – ізотерма.

3.27 В ідеальному холодильнику заморожується вода в ванночці, а тепло віддається воді в банці, маса води М=10 кг, початкова температура t₁ = 20 °C. Яка маса льоду утворюється в ванночці з води з початковою температурою t₀ = 0 °C за той час, поки вода в банці нагрівається до температури t₂ = 100 °C? Теплоємністю банки знехтувати. Питома теплота плавлення льоду q = 80 ккал/кг. Залежністю теплоємності води від температури знехтувати.

3.30 Для підтримання в кімнаті постійної температури 21 °C використовується кондиціонер, температура зовнішнього повітря 42 °C. Наскільки потрібно збільшити потужність, яку споживає кондиціонер з електромережі, щоб після ввімкнення в кімнаті електролампочки потужністю N = 150 Вт, температура не змінилась? Вважати, що кондиціонер працює з максимально можливою ефективністю.

3.35 Атмосфера Землі може розглядатися як гігантська теплова машина, в якій роль нагрівача і холодильника грають екваторіальна зона і зони полюсів, а джерелом енергії є сонячна радіація. Вважаючи, що повний потік сонячної енергії, який поступає на Землю, дорівнює 1,7×10¹⁷ Вт, а ККД (машини, яка розглядається) на порядок менше максимально можливого, оцінити середню потужність вітрів в розрахунку на 1 км² Земної поверхні.

3.39 Робоча речовина теплової машини здійснює цикл Карно між ізотермами з температурами Т і Т₁. Теплообмін між робочою речовиною і холодильником при температурі Т₂=200 К < Т здійснюється в наслідок теплопровідності по закону а (Т-Т₂), де а = 1 кВт/К. Теплообмін робочої речовини з нагрівачем відбувається при температурі нагрівача Т₁=800 К. Вважаючи, що тривалості ізотермічних процесів однакові, а адіабатичних досить малі, знайти температуру Т, при якій потужність N машини максимальна, і її величину N_max.

3.43 За допомогою бензинового пальника в приміщені підтримується температура t₁= -3°C при температурі на вулиці t₂= -23°C. Пропонується використовувати бензин в движку з ККД h=0,4 (40%), а з допомогою отриманої механічної енергії запустити тепловий насос, який перекачує по холодному циклу теплоту з вулиці в кімнату. Якою повинна бути в цьому випадку температура в приміщенні t_x? Движок знаходиться з зовні приміщення.

Дата добавления: 2015-05-26