Примеры решения задач по физике

Математика
Дифференциальные уравнения
Примеры решения интегралов
Решение типовых задач
Сопромат, начерталка
Работа«Соединение болтом»
Работа «Соединение шпилькой»
Выполнить эскизы

Деталирование чертежа

Контрольная работа по сопромату
Проекционное черчение
Начертательная геометрия
Физика, электротехника
Учебник по физике
Лабораторные и контрольные
работы по электротехнике
Кинематика
Примеры решения задач
Динамика движения твердого тела
Работа и энергия
Электростатика
Энергия электростатического поля
Законы постоянного тока

Сила Ампера.

Энергия магнитного поля
Термодинамика
Учебник по информационным технологиям
Информационные сети
Информационные ресурсы сетей
Физические характеристики
волоконно-оптических передающих сред
Основные сервисы сетевой среды Internet
Протоколы и сервисы поисковых систем
Подсети. Маска подсети. Имена
Таблица маршрутизации
Методы коммутации информации
Высокоскоростное подключение
по аналоговым каналам
Взаимосвязь с другими сетями и архитектурами
Потери пакетов
Распределенные системы обработки данных
Создание стандартных технологий локальных сетей
Проблемы объединения нескольких компьютеров
Логическая структуризация сети
Поддержка разных видов трафика
Пропускная способность линии
Кабели на основе экранированной витой пары
Асинхронная и синхронная передачи
Методы коммутации
Коммутация пакетов
Технология Fast ethernet
Технология Gigabit ethernet
Технология FDDI
Технология виртуальных сетей
Структура глобальной сети
Основные принципы технологии АТМ
Технология мобильных сетей
Организация физических и логических каналов
в стандарте GSM
Схема взаимодействия локальных, городских
и глобальных вычислительных сетей
Удаленный доступ
Типы используемых глобальных служб
Многосегментные концентраторы
Типы адресов стека TCP/IP
Таблицы маршрутизации в IP-сетях
Протокол надежной доставки TCP-сообщений
Использование выделенных линий для построения
корпоративной сети

Использование служб ISDN в корпоративных сетях

Энергетика
Рентгеновское излучение
Ускорители элементарных частиц и ионов
Первый бетатрон для ускорения
электронов
Реактор БИГР (быстрый импульсный
графитовый реактор)
Атомные батареи в космосе
Атомные батареи для маяков, бакенов
Космические ядерные аварии
Импульсные реакторы
Излучатели нейтронов
Лекции по радиобиологии
Загрязнение окружающей среды
в результате ядерных взрывов
Выбрасы радиоактивных веществ
в атмосферу
Газообразные выбросы АЭС
Нормирование выбросов радиоактивных
газов в атмосферу
АЭС с реактором ВВЭР
АЭС с быстрыми реакторами
Химические свойства радиоактивных элементов
Применение тория
Химически уран

Плутоний

Декоративное садоводство
и цветоводство
Садово-парковое искусство
Комнатное цветоводство
Ландшафтный дизайн
Современные садовые стили
Кантри во французском стиле
История искусства
Портретная живопись
Архитектура Франция
Живопись Франция
Скульптура
Франсиско Гойя.
Французская пейзажная живопись
Соединенные Штаты
Основатели фотографии
Реализм и импрессионизм
Моне и импрессионизм.
Эдвард Мунк
Поль Сезанн

Огюст Роден

История искусства средних веков
Искусство остготов и лангобардов
Искусство периода Каролингов
Романское искусство
Скульптура, живопись и прикладное искусство
Средневековое искусство Германии
В романском искусстве Германии
Романские соборы Англии
Искусство Южной Италии
Готическое искусство
Собор в Лане
Собор Сен Пьер в Пуатье
Скульптурное убранство готических
фасадов в Германии
Интерьеры английских соборов
Готическая архитектура Испании
Портрет в русском искусстве ХlX- начала ХХ века
Этапы развития натюрморта в русском исскустве
Химия
Примеры решения задач по химии

Двуокись углерода (СO2) при давлении р1=0,2 МПа и температуре t1=37 оС по политропе с n=2 переходит в состояние с давлением р2=0,8 МПа. Определить температуру и удельную энтропию газа в конце процесса, удельную работу изменения объема и теплоту процесса. Изобразить процесс в диаграммах р,v и T,s.

Считать газ идеальным с постоянными теплоемкостями сv и сp.

Решение

Температура газа в конце процесса определяется из уравнения

 К.

Абсолютное значение удельной энтропии s2 определяют, приняв начало отсчета so=0 при ро=р1=0,2 МПа и tо=t1=37 оС, по уравнению

 .

Удельную теплоту процесса определяют, используя теплоемкость процесса:

 ;

 .

Определив теплоемкость процесса, проверяют абсолютное значение удельной энтропии в конце процесса, задав начало отсчета энтропии в первой точке процесса so=s1=0 по уравнению

 .

Удельную работу изменения объема проще определить из первого закона термодинамики:

 .

Проверку определения работы изменения объема можно сделать по уравнению

 .

 


Процесс с n=2 в диаграмме р,v – гипербола, идущая в сторону увеличения давления, в T,s- диаграмме – логарифмическая кривая с положительной теплоемкостью, идущая в сторону увеличения температуры (рис. 5.3). Определенные в расчете величины качественно соответствуют данным изображениям процесса: l<0, т.к. dv<0 и q>0, т.к. ds>0.

5.2. Особенности расчета процессов идеальных газов при учете влияния температуры на их изобарную и изохорную

теплоемкости

В отличие от кинетической теории газов квантовая теория позволяет учесть колебательное движение атомов внутри молекул двух - и многоатомных газов. В соответствии с этой теорией мольная изохорная теплоемкость газа представляет функциональную зависимость от температуры. Уравнения изохорной и изобарной теплоемкостей идеальных газов с учетом влияния температуры на их значения имеют весьма сложный вид, поэтому значения этих теплоемкостей и производных от них энергетических функций состояния u, h, полученные расчетным путем, сводятся в специальные справочные таблицы [12].

В этих таблицах кроме u, h для идеальных газов приводятся значения относительных давлений po=р/po, объемов qo=v/vo, которые используются только для адиабатных процессов при нахождении параметров второй точки процесса без использования коэффициента Пуассона по соотношениям

 , или  . (5.8)

Также в этих таблицах дается та часть удельной энтропии идеальных газов, которая зависит от температуры:

 , (5.9)

где То=0 К .

Вся абсолютная величина удельной энтропии газа рассчитывается по выражению

 , (5.10)

где ро принимается произвольно.

Пример расчета процесса идеальных газов с использованием таблиц [12, 15].

Рассчитать в обратимом процессе 1-2-3 (рис. 5.8) идеального воздуха удельные теплоту и изменение энтропии, считая сv и сp зависящими от температуры. Процесс 1-2 – адиабатное сжатие воздуха от р1=1 бар и t1=17 оС до р2=10 бар, 2-3 – при р2=const от t2 до t3=20 оС.

Решение

Используя таблицы термодинамических свойств воздуха [15], находим p01 по известной температуре t1=17 oC. Определив p01=1,2339, рассчитываем p02 по известному отношению давлений адиабатного процесса:

.

Используя p02, определяем по таблицам [15] температуру в конце адиабатного процесса t2=283 oC (взято с точностью до 1о).

Зная температуры во всех трех точках сложного процесса, определим по ним из таблиц необходимые для расчета энергетические параметры:

 h1=290,28 кДж/кг, u1=207,01 кДж/кг, h2=561,13 кДж/кг,


u2=401,52 кДж/кг, h3=293,29 кДж/кг, u3=209,16 кДж/кг.

Для адиабатного процесса 1-2 определим:

 кДж/кг,

 кДж/кг.

В изобарном процессе 2-3 количество удельной теплоты рассчитывается как разница его удельных энтальпий:

 кДж/кг.

Расчет изменения удельной энтропии в процессе 2-3 выполняется с использованием sо2=7,3298 кДж/(кг·К) и sо3=6,6789 кДж/(кг·К), которые определяются по t2 и t3 [15] :

  .

Изменение энтропии происходит только за счет изменения температуры, т.к. процесс 2-3 изобарный.

Для определения абсолютных значений энтропий необходимо задаться величиной ро. Приняв ро=1 бар, рассчитаем s1, s2 и s3:

 ;

 .

Так как в пределах погрешности расчетов s1=s2, то это подтверждает, что процесс 1-2 адиабатный.

 .

Проверим ранее полученное значение разности энтропий s3-s2 по разности абсолютных энтропий в этих точках:

 .

В этом случае сходимость результатов тоже очевидна.

5.3. Задачи

5.28. Воздух c начальными параметрами р1=5 бар, t1=280 °С адиабатно расширяется до давления р2=2 бар. Пользуясь таблицами (табл. П2.3) термодинамических свойств газов [12, 15], определить конечные значения температуры и удельного объема, работу изменения объема.

Ответ: t2 =155 °С, v2=0,615 м3/кг, l=92,6 кДж/кг.

5.29. Воздух адиабатно расширяется от р1=10 бар и t1=360 оС до р2=1 бар. Используя таблицы зависимости термодинамических свойств газов от температуры [15] (табл. П2.3), определить изменение энтальпии и внутренней энергии воздуха в этом процессе. Сравнить полученные результаты с результатами расчета этих же величин, считая теплоемкости газа сv и сp не зависящими от температуры.

Ответ: Dh= -309 кДж/кг , Du= -223 кДж/кг;

 d(Dh)=0,84 % (Dh= -306,7 кДж/кг);

 d(Du)=1,78 % (Du= -223 кДж/кг).

5.30. Определить теплоту и изменение внутренней энергии воздуха, изобарно расширяющегося от t=20 оС до двукратного увеличения объема. Расчеты выполнить двумя способами:

а) считая теплоемкости воздуха сv и сp не зависящими от температуры,

б) используя таблицы зависимости термодинамических свойств газов от температуры [12, 15] (табл. П2.3).

Оценить погрешность расчетов искомых величин по способу (а) по отношению к способу (б).

Ответ: а) q=294,4 кДж/кг, Du=210,29 кДж/кг;

 б) q=299,16 кДж/кг, Du=215,1 кДж/кг;

 dq=1,67 %, d(Du)=2,2 %.

5.31. В баллоне постоянного объема двуокись углерода (СО2) нагревается от давления р1=2 бар и температуры t1=10 оС до давления р1=4,05 бар. Пользуясь таблицами [12] (табл.6. П2), определить конечные параметры газа (t 2, v2, u2, h2) и количество затраченной удельной теплоты в этом процессе.

Ответ:  t2=300 оС, v2=0,268 м3/кг, u2= 369,08 кДж/кг,

 h2=447,36 кДж/кг, q=249,26 кДж/кг.

5.32. В конвективных газоходах парогенератора продукты сгорания топлива изобарно охлаждаются от t1=1050 °С до t2=140 оС. Состав газов задан по объему: rCO2=0,15, rO2=0,06, rN2=0,79.

Определить количество теплоты, отдаваемое 1 кг газов. При расчете использовать данные таблиц С.Л. Ривкина [12] (табл. П2.4 - П2.6).

Примечание: в таблицах смотреть азот атмосферный.

Указание:

при р=const энтальпии конечного и начального состояний смеси определяются выражением  ,

где gi – массовые доли каждого компонента газовой смеси.

Ответ: q=-1032 кДж/кг.

5.33. Кислород с начальными параметрами р1=1 МПа и t1=400 оС расширяется адиабатно до давления р2=0,2 МПа. Пользуясь таблицами термодинамических свойств газов [12] (табл. П2.5), определить конечную температуру, начальный и конечный удельные объемы, удельную работу изменения объема и изменение энтальпии в процессе.

Ответ: t2=167 оС, v1=0,175 м3/кг,  v2=0,572 м3/кг; 

 l=169,8 кДж/кг,  h2-h1= -230,4 кДж/кг.

5.4. Контрольные вопросы

1. Какая величина характеризует закономерность энергетического взаимодействия газа и внешней среды в политропном процессе?

2. Какая величина характеризует закономерность изменения термических параметров в политропном процессе идеального газа?

3. Какая величина характеризует закономерность политропы идеального газа в Т,s- диаграмме?

4. Изобразите в диаграммах р,v и Т,s политропные процессы расширения идеального газа с показателем политропы 1<n<к, оцените теплоемкость этого процесса.

5. Какие величины используются вместо коэффициента Пуассона для определения температуры второй точки по двум известным параметрам первой точки и давлению или объему второй точки в обратимых адиабатных процессах идеальных газов при учете влияния температуры на теплоемкости сv и сp ?

Условности и упрощения при изображении предмета грузовые шины кама
Математика, сопротивление материалов, электротехника лекции, задачи