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

 

Пользуясь таблицами теплофизических свойств воды и водяного пара, определить фазовое состояние воды, ее температуру и удельные энергетические параметры: энтальпию, энтропию и внутреннюю энергию, если р=5 бар, v=0,2 м3/кг.

Решение

Первоначально определяют фазовое состояние H2O:

по табл. 2 [13] при р=5 бар находят удельные объемы для жидкости в состоянии насыщения v’=0,0010928 м3/кг и для сухого насыщенного пара v”=0,37482 м3/кг, а затем их сравнивают с заданным объемом v=0,2 м3/кг. Поскольку v’<v<v” , то это состояние влажного насыщенного пара, для которого температура пара равна температуре насыщения tн=151,85 оС.

Остальные параметры определяют с использованием степени сухости, которую рассчитывают по заданному удельному объему:

 ;

 , кДж/кг ;

 , кДж/(кг∙К).

Для определения удельной внутренней энергии в ее расчетное выражение давление подставляют в кПа, а удельную энтальпию – в кДж/кг:

 кДж/кг.

6.2. Давление насыщенного водяного пара рн=7,5 кПа. Определить параметры сухого насыщенного пара и воды в состоянии насыщения (кипения) по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара (t, v, h, v, s, u).

Ответ:

для воды: t=40,32 oC, v=0,0010079 м3/кг,

 h=168,77 кДж/кг, s=0,5763 кДж/(кг∙К), u=168,76 кДж/кг;

для пара: t=40,32 oC, v=19,241 м3/кг,

 h=2574,5 кДж/кг, s=8,2517 кДж/(кг∙К), u=2430,2 кДж/кг.

6.3. Определить температуру, давление и удельную внутреннюю энергию жидкой фазы воды в состоянии насыщения при h=500 кДж/кг.

Ответ: t=119 oC, р=1,9233 бар, u=499 кДж/кг.

6.4. Определить удельную внутреннюю энергию сухого насыщенного водяного пара при давлении 100 бар.

Ответ: u=2544,4 кДж/кг.

6.5. Определить температуру и значения удельных величин: объема, энтропии и внутренней энергии водяного пара при давлении р=10 бар и степени сухости х=0,9.

Ответ: t=179,88 oC, v=0,176 м3/кг, s=6,14 кДж/(кг∙К), u=2400 кДж/кг.

6.6. Водяной пар при температуре 200 °С имеет удельную энтальпию 1200 кДж/кг. Определить давление, удельные объем и энтропию пара.

Ответ: р=15,55 бар; v=0,0237 м3/кг, s=3,07 кДж/(кг∙К).

6.7. Определить по таблицам [13] фазовое состояние и параметры H2O (v, t, h, s) при давлении 10 бар и удельной внутренней энергии u=2000 кДж/кг.

Ответ: влажный насыщенный пар,

 t=179,88 oC, v=0,132 м3/кг, h=2132 кДж/кг, s=5,16 кДж/(кг∙К).

6.8. По заданным удельным энтальпии и энтропии: h=2538 кДж/кг, s=6,325 кДж/(кг∙К), определите по таблицам [13] фазовое состояние Н2О, его давление и температуру. Объясните метод рационального поиска параметров р и t.

Ответ: влажный насыщенный пар,  р=5 бар, t=151,85 оC.

6.9. В 1 м3 Н2О при давлении 5 бар 1/20 часть объема занята жидкостью в состоянии насыщения, а 19/20 объема – сухим насыщенным паром. Определить массу сухого насыщенного пара, и жидкости в этой смеси и внутреннюю энергию 1 м3 этого влажного насыщенного пара.

Ответ: mж.с.н.= 45,75 кг, mс.н.п.=2,51 кг, U=35747 кДж.

6.10. В сосуде вместимостью 5 м3 находится влажный насыщенный водяной пар при давлении 150 бар и степени сухости 0,3.

Определить массу влажного пара в сосуде и объем, занимаемый насыщенной жидкостью и сухим насыщенным паром.

Ответ: m=1,17 т, V’=1,36 м3, V"=3,64 м3.

6.11. Определить по таблицам [13] удельный объем и плотность водяного пара при давлении 5 бар и температуре 230 °С.

Ответ: v=0,4545 м3/кг, r=2,2 кг/м3 .

6.12. Определить по таблицам [13] удельную внутреннюю энергию водяного пара при давлении 1 бар и температуре 117 оС.

Ответ: u=2533 кДж/кг.

6.13. Определить по таблицам [13] удельную внутреннюю энергию водяного пара при давлении 5 бар и энтальпии h=2970 кДж/кг.

Ответ: u=2730 кДж/кг.

6.14. Определить по таблицам [13] удельную внутреннюю энергию водяного пара при давлении 4,3 бар и температуре 250 оС.

Ответ: u=2722 кДж/кг.

6.15. При температуре 280 оС внутренняя энергия водяного пара равна 2750 кДж/кг. Определить по таблицам [13] фазовое состояние Н2О и его давление. Объяснить способ рационального поиска давления.

Ответ: перегретый пар, р=15 бар.

6.16. При давлении 4 бар известна удельная внутренняя энергия Н2О u=2598,12 кДж/кг. Определить по таблицам [13] фазовое состояние Н2О и его параметры: t, h, s. Объяснить метод рационального поиска этих параметров.

Ответ: перегретый пар, t=170 оC, h=2796,8 кДж/кг, s=7,0322 кДж/(кг∙К).

6.17. Определить по таблицам [13] фазовое состояние Н2О, его давление и температуру, если известны удельные энтальпия и энтропия пара h=2925 кДж/кг, s=6,21 кДж/(кг∙К). Объяснить метод рационального поиска параметров.

Ответ:  перегретый пар, р=50 бар, t=300 оC.

6.18. Водяной пар с t1=350 оС и р1=8 бар охлаждается при постоянном объеме. В конечном состоянии h2=2400 кДж/кг. Рассчитать данный процесс, т.е. определить q, l, Du, Ds, Dh. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ:  q=Du=-632,2 кДж/кг, l=0, Ds= -1,35 кДж/(кг∙К),

 Dh= -760 кДж/кг.

6.19. В барабане парового котла емкостью 15 м3 находятся в термодинамическом равновесии вода и пар общей массой 7000 кг при давлении 10 бар. Какое количество теплоты необходимо подвести к этой пароводяной смеси, для того чтобы давление в котле повысилось до 60 бар? Процесс считать изохорным.

Изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах .

Ответ: Q=3300 МДж.

6.20. От 1 кг сухого насыщенного водяного пара, имевшего давление 15 бар при постоянном объеме, отводится теплота. Конечная температура пара составляет 90 °С. Определить количество отведенной теплоты, изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах.

Ответ: q = -2100 кДж/кг.

6.21. В жестком замкнутом сосуде находится водяной пар с параметрами р1=35 бар и t1=450 оС. При теплообмене сосуда с окружающей средой давление пара падает до р2=5 бар. Определить количество отведенной удельной (на 1 кг пара) теплоты. Изобразить процесс в диаграммах р,v, Т,s, и h,s.

Ответ: q= -1909 кДж/кг.

6.22. Один кубический метр жесткой емкости при давлении 5 бар заполнен на одну четверть объема водой в состоянии насыщения, а на другие  – сухим насыщенным паром (рис.6.4). Определить, какое минимальное количество теплоты необходимо подвести к емкости, чтобы в ней находился только пар. Изобразить процесс в р,v- диаграмме и определить давление и температуру пара в конце этого процесса.

 


Ответ: Q=359,9 МДж, р=2,16 МПа, t=372,2 оС.

 

6.23. 1 кг воды с давлением 10 бар и температурой 100 оС нагревается при постоянном давлении до температуры 300 оС.

Определить удельные величины теплоты, которые идут:

а) на нагрев жидкой фазы воды от 100 оС до состояния насыщения,

б) процесс парообразования,

в) процесс перегрева пара.

Определить также степень перегрева пара Dtп= t - tн.

Ответ: а) q’=342,9 кДж/кг;  б) r=2014,4 кДж/кг; в) qп=274,3 кДж/кг;

 Dtп=120,12 К.

6.24. 1 кг водяного пара переходит при постоянном давлении из состояния с р1=5 бар и s1=6 кДж/(кг∙К) в состояние с t2=200 оС. Рассчитать данный процесс, т.е. определить q, l, Du, Ds, Dh. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: q=461 кДж/кг, l=56 кДж/кг, Du=405 кДж/кг,

Ds=1,06 кДж/(кг∙К), Dh=q=461 кДж/кг.

6.25. Водяной пар с р1=100 бар и х1=0,85 изобарно нагревается до температуры выше температуры насыщения на 150 оС. Определить удельные работу изменения объема l и изменение внутренней энергии Du этого процесса.

Ответ: l=149 кДж/кг,  Du= 608 кДж/кг.

6.26. К 1 кг воды с начальными параметрами р1=10 бар и t1=50 °С при постоянном давлении подводится 2000 кДж/кг теплоты. Определить конечную температуру H2O и удельную работу изменения объема. Изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах.

Ответ: t2=179,88 oC, x2=0,718, l=139 кДж/кг.

6.27. 1 кг водяного пара с начальными параметрами р1=5 бар и h1=1840 кДж/кг при постоянном давлении получает 710 кДж/кг теплоты. Определить параметры пара в конце процесса: t2, v2, h2, s2, и изменение его удельной внутренней энергии.

Ответ: t2=151,85 оС, v2=0,34 м3/кг, h2=2550 кДж/кг,

s2=6,354 кДж/(кг∙К), Du=647 кДж/кг.

6.28. 0,2 м3 водяного пара с начальными параметрами р1=60 бар и t1=430 °С изобарно сжимается до уменьшения объема в 5 раз. Определить конечное фазовое состояние H2O и количество теплоты данного процесса. Изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах.

Ответ: влажный насыщенный пар с х2=0,28 , Q=-6,36 МДж.

6.29. Водяной пар c начальными параметрами р1=1,5 МПа и s1=6 кДж/(кг∙К) изотермически расширяется до достижения давления р2=0,9 бар. Рассчитать данный процесс, т.е. определить q, Du, l, Ds, Dh. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ:  q=886,3 кДж/кг, Du=251,5 кДж/кг, l=634,8 кДж/кг,

Ds=1,88 кДж/(кг∙К), Dh=291 кДж/кг.

6.30. Определить удельные количество теплоты и изменение внутренней энергии водяного пара при его изотермическом расширении от р1=10 бар и h1=2500 кДж/кг до v2=2 м3/кг.

Ответ:  q=806 кДж/кг, Du=304 кДж/кг.

6.31. Водяной пар с начальными параметрами р1=10 бар и x=0,9 изотермически расширяется до конечного давления р2=2 бар. Определить удельные работу изменения объема, теплоту и изменение внутренней энергии пара в данном процессе. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ:  l=358 кДж/кг, q=580 кДж/кг, Du=222 кДж/кг.

6.32. От 1 кг водяного пара при р1=1 бар и t1=150 °С при постоянной температуре отводится 1500 кДж/кг теплоты. Определить конечное давление и работу изменения объема пара в данном процессе.

Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: р2=4,76 бар; x2=0,446; ℓ= -408 кДж/кг.

6.33. Водяной пар из состояния с р1=2,5 МПа и t1=300 оС адиабатно переходит в состояние с h2=2600 кДж/кг.

Рассчитать данный процесс, т.е. определить q, l, Du, Ds, Dh. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: q=0, l= -Du=336,7 кДж/кг, Ds=0, Dh=-409 кДж/кг.

6.34. В цилиндре с поршнем пароводяная смесь с начальными параметрами р1=2 бар, х1=0,1 сжимается адиабатно до давления р2=30 бар. Определить конечное фазовое состояние Н2О и удельную работу изменения объема.

Ответ: жидкость,  l= -32,9 кДж/кг.

6.35. Водяной пар с начальными параметрами р1=30 бар и t1=300 °С адиабатно расширяется до давления р2=0,5 бар. Определить конечные параметры пара: t2, v2, h2, удельные работу изменения объема и изменение энтальпии в этом процессе. Схематично изобразить процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах с нанесением на них пограничных линий х=0 и х=1.

Ответ: х2=0,838, t2=81,35 °С, v2=2,7 м3/кг, h2=2272 кДж/кг;

 l =613,5 кДж/кг, Dh= -722 кДж/кг.

6.36. 1 кг водяного пара с начальными параметрами р1=5 бар и х1=0,88 адиабатно сжимается до состояния сухого насыщенного пара. Определить конечное давление, температуру и удельную внутреннюю энергии пара.

Ответ: р2=27,5 бар; t2=229 °С; u2=2600 кДж/кг .

6.37. Водяной пар с начальными параметрами р1=15 бар и удельным объемом v1=0,2 м3/кг адиабатно расширяется до достижения значения удельной внутренней энергии u2=2464,8 кДж/кг. Определить термические параметры Н2О в конечном состоянии процесса: р2, t2, v2, и объяснить кратчайший метод их поиска по таблицам [13].

Ответ:  р2=100 кПа, t2=99,64 оС, v2=1,66 м3/кг.

6.38. Водяной пар при давлении 20 бар и степени сухости 0,8 сперва нагревается при постоянном давлении до температуры 420 оС, а затем при постоянной температуре расширяется до давления 1 бар. Изобразить этот процесс в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах и определить его удельные теплоту, работу и изменение внутренней энергии.

Ответ: q=1850 кДж/кг, l=1110 кДж/кг, Du=740 кДж/кг.

6.39. Н2О с параметрами р1=120 бар и h1=428 кДж/кг сначала изотермически расширяется до удельного объема v2=1,4 м3/кг, а затем адиабатно сжимается до давления р3=10 бар. Определить изменение удельной внутренней энергии этого процесса.

Ответ:  Du=u3-u1=2077 кДж/кг.

6.40. 1кг водяного пара при давлении 20 бар и степени сухости 0,8 нагревается при постоянном давлении до температуры 420 °С, затем при постоянной температуре достигает давления 8 бар, после чего при постоянном объеме его давление изменяется до 7 бар, а далее пар адиабатно достигает давления 0,1 бар. Изобразить этот процесс 1-2-3-4-5-6-7-8 в р,v-, T,s- и h,s- диаграммах и определить суммарное количество его удельных теплоты, работы изменения объема и изменения внутренней анергии.

Ответ:  q=1042 кДж/кг, Du=u8-u1=40 кДж/кг, l=1082 кДж/кг.

 

 

 


6.41. Перестроить процессы водяного пара (рис. 6.5) в соответствующие р,v- , Т,s- и h,s- диаграммы, где будут очевидны ответы на следующие вопросы:

а) в каком из процессов р,v- диаграммы (рис. 6.5, а), начинающихся в точке А, наибольшая и наименьшая теплота и где наибольшая и наименьшая энтальпии в конце процесса ?

б) в каком из процессов Т,s- диаграммы (рис. 6.5, б), начинающихся в точке А, наибольшая и наименьшая работа изменения объема и где наибольшая и наименьшая энтальпии в конце процесса ?

в) в каком из процессов h,s- диаграммы (рис. 6.5, в), начинающихся в точке А, наибольшие и наименьшие работа изменения объема и теплота ?

6.2. Контрольные вопросы

1. Может ли существовать насыщенный водяной пар с жидкой фазой воды в ненасыщенном состоянии, если да, то при каких условиях?

2. Что означает понятие «сухой насыщенный пар»?

3. Что означает понятие «жидкая фаза воды в состоянии насыщения»?

4. Что означают понятия «перегретый пар» и «степень перегрева пара»?

5. Что означает понятие «влажный насыщенный пар»?

6. Что такое степень сухости и влажность водяного пара и почему эти характеристики введены в дополнение к термическим параметрам Н2О?

7. Объяснить, какими величинами определяется характер изобар воды и водяного пара в T,s- диаграмме и как изобары Н2О выглядят в различных фазовых состояниях в T,s- диаграмме?

8. Объяснить, изменением какого параметра определяется характер изобар воды и водяного пара в h,s- диаграмме и как изобары Н2О выглядят в различных фазовых состояниях в h,s- диаграмме?

9. Объяснить, почему изотермы и адиабаты в области жидкости в p,v- диаграмме представляют практически вертикальные прямые?

10. Объяснить, почему изобары в области жидкости в T,s- диаграмме практически совпадают с линией х=0 ?

11. Объяснить, почему изотермы в области перегретого пара в h,s- диаграмме при малых давлениях представляют практически горизонтальные прямые?

12. При каком давлении сухой насыщенный водяной пар имеет максимальное значение удельной энтальпии ?

Законы Кирхгофа в операторной форме http://kursgm.ru/
Математика, сопротивление материалов, электротехника лекции, задачи