Физика. Примеры решения задач контрольной работы

cake pops купить

Примеры решения задач по физике
Кинематика
Движение материальной точки
Основное уравнение динамики
Законы сохранения импульса и энергии
Динамика вращательного движения
Механические колебания
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ
МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА
Механика
Молекулярная физика и термодинамика
Электричество
Электромагнетизм
Атомная и ядерная физика
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
Термодинамические процессы
Описание теплопроводности
Теплоотдача в жидкостях и газах
Теплоотдача при фазовых переходах
Тепловое излучение
Теплообменные аппараты
  Кинематика поступательного движения
Электростатика

 

Термодинамические процессы

 Политропные процессы. Задачей анализа любого термодинамического процесса является установление закономерностей изменения термических и калорических параметров состояния рабочего тела и выявления особенностей превращения энергии в форме тепла и работы.

 Политропным называется процесс при протекании которого выполняются три условия:

 - диссипация энергии в процессе отсутствует  и поэтому он является равновесным (идеализированным);

 - рабочим телом системы является идеальный (совершенный) газ, подчиняющийся уравнению состояния Клапейрона ();

 - теплоемкость газа в процессе не изменяется, т.е.   кДж/(кг К).

 При выполнении этих условий из уравнений 1-ого закона (19) и (20) можно получить основное уравнение политропного процесса в виде

 (24)

где  - показатель политропы, численное значение которого постоянно в ходе процесса. В качестве постоянной теплоемкости обычно принимают ее среднее значение в заданном (или предполагаемом) интервале температур (см. пример 3). Из определения следует, что политропное представление является лишь первым приближением при анализе реальных процессов. В рамках этих ограничений политропный процесс является обобщающим, так как при различных  получим:

  - изобарный процесс;

  - изохорный процесс;

  - изотермический процесс;

  - адиабатный процесс.

 В адиабатном политропном процессе ( - показатель адиабаты (изоэнтропы)).

 Из уравнений состояния и политропы следует связь между термическими параметрами состояния в процессе:

 (25)

 Выражения для работы изменения объема, согласно (16) в политропном процессе имеет вид, Дж/кг:

 (26)

 Выражение для теплоты политропного процесса, Дж/кг:

, (27)

где, согласно формуле для показателя ,

 (28)

 Изменение энтропии в политропном процессе может быть найдено на основе (11) и (12), Дж/(кг·К):

 (29)

14

 Учитывая, что внутренняя энергия и энтальпия являются функциями состояния и их изменение не зависит от характера процесса, выражение для их расчета можно получить из уравнений 1-ого закона. В изохорном процессе   и поэтому

 (30)

 В изобарном процессе  и поэтому

 (31)

 Пример 4. При политропном сжатии 1 кг воздуха до объема v2=0,1v1 температура поднялась с 10 до 90оС, начальное давление равно 0,8 бар. Определите конечные параметры газа, показатель политропы, работу сжатия, изменение энтропии, количество теплоты процесса и покажите процесс в p, v- и T, s - координатах.

 Для воздуха можно принять: показатель адиабаты к=1,4 изобарная теплоемкость
, кДж/(кг·К) газовая постоянная кДж/(кг·К), мольная масса кг/кмоль.

 После использование уравнения состояния находим:

 Из уравнения (24) показатель политропы

 Изменение внутренней энергии

 кДж/кг.

 Изменение энтальпии

 кДж/кг.

 Теплоемкость политропного процесса

 кДж/(кг·К).

 Теплота политропного процесса

 кДж/кг.

 Работа сжатия 1 кг газа

 кДж/кг.

 Проверка согласно первому закону термодинамики:

 Изменение энтропии по объединенному уравнению термодинамики:

 кДж/(кг·К).

 Теплота отводится и энтропия газа снижается. На рис.2 показаны процессы в p, v- и T, s- координатах.

На главную