Термодинамические процессы газов

 

32. Какое количество теплоты нужно сообщить углекислому газу, содержащемуся в баллоне вместимостью 0,8 м³, для повышения давления от 0,1 до 0,5 МПа, принимая =838 Дж/(кг × К)? Ответ: 1,42 МДж.

33. К воздуху в баллоне вместимостью 100 л при давлении 0,3 МПа и температуре 15 ° С подводится теплота в количестве 148,8 кДж. Найти конечные температуру и давление воздуха в баллоне, если =752 Дж/(кг × К). Ответ: t₂ = 560 ° С, p₂ = 0,87 МПа.

34. В пусковом баллоне дизеля находится воздух под давлением 2,4 МПа и при температуре 500 К. Найти давление в баллоне при охлаждении воздуха в нем до 15 ° С и количество выделенной при этом теплоты, если вместимость баллона 0,5 м³, а =726 Дж/(кг × К). Ответ: Q₁₂ = 1,3 МДж, p₂ = 1,38 МПа.

35. Воздуху сообщается 42 кДж теплоты при постоянном давлении. Найти совершенную при этом работу, если = 1,01 кДж/(кг × К).                      Ответ: 11,9 кДж.

36. Воздух объемом 3 м³ при температуре 10 ° С расширяется изобарно с увеличением объема в 1,5 раза вследствие подвода к нему 630 кДж теплоты. Найти давление, при котором происходит процесс расширения, и совершенную при этом работу, если = 1,008 кДж/(кг × К). Ответ: p = 120 кПа, L₁₂ = 180 кДж.

37. Компрессор подает 1,5 м³/мин воздуха давлением 0,8 МПа при температуре 207 ° С. Для охлаждения сжатый воздух проходит при постоянном давлении трубчатый водяной холодильник, при выходе из которого имеет температуру 47 ° С. Найти массовый расход охлаждающей воды , если при входе в холодильник она имеет температуру 12 ° С, а при выходе 28 ° С. Теплоемкость воздуха = 1,013 кДж/(кг × К), теплоемкость воды 4,19 кДж/(кг × К). Ответ: 1259 кг/ч.

38. Воздух объемом 0,2 м³ и давление 0,2 МПа подогревается в цилиндре диаметром 0,5 м от 18 до 182 ° С при постоянном давлении. Найти работу расширения воздуха и расстояние, на которое при этом передвинется поршень в цилиндре, а также подведенную теплоту. Ответ: L₁₂ =22,5 кДж, s = 0,63 м, Q₁₂ = 79,3 кДж.  

39. Объем воздуха массой 1 кг при 40 ° С изотермически увеличен в 1,5 раза. Найти удельную работу изменения объема и подведенную теплоту.   Ответ: 36,4 кДж/кг.

40. При изотермическом сжатии азота массой 2,1 кг, взятого при 60 ° С и 0,1 МПа, отводится 340 кДж теплоты. Найти конечный объем и конечное давление. Ответ: V ₂ = 0,4 м³, p ₂ = 0,517 МПа.

41. К воздуху объемом 0,1 м³ при давлении 1 МПа и постоянной температуре 200 ° С подводится 126 кДж теплоты. Найти конечные давление и объем. Ответ: p ₂ = 286 кПа, V ₂ = 0,35 м³.

42. От воздуха объемом 0,1 м³ при начальном давлении 1 МПа и постоянной температуре 200 ° С отводится 126 кДж теплоты. Найти конечные давление и объем. Ответ: p ₂ = 3,53 МПа, V ₂ = 0,0278 м³.

43. Воздух с начальным объемом 8 м³ при давлении 90 кПа и температуре 20 ° С изотермически сжимается до давления 0,8 МПа. Найти конечный объем и работу изменения объема. Ответ: V ₂ = 0,9 м³, L ₁₂ = -1,55 МДж.

44. Воздух при начальных давлении 0,5 МПа и температуре 40 ° С адиабатно расширяется до давления 0,15 МПа. Во сколько раз должен увеличиться его объем и какова будет конечная температура? Ответ: 2,36, -5 3 ° С.

45. Сжатый воздух при давлении 1 МПа и температуре 50 ° С должен адиабатно расширяться до давления 50 кПа. Во сколько раз увеличится при этом объем воздуха, какова будет конечная температура и работа изменения объема, если начальный объем 1 м³. Ответ: V₂/V₁ = 8,52, T = 137 K, L₁₂ = 1,44 МДж.

46. Воздух при начальных давлении 0,1 МПа и температуре 15 ° С адиабатно сжимается до давления 0,8 МПа. Найти конечные удельный объем и температуру, а также удельную работу изменения давления. Ответ: v₂ = 0,191 м³/кг, T₂ = 522 К, w₁₂ = 234 кДж/кг.

47. В цилиндре дизеля адиабатно сжимается воздух массой 0,03 кг, причем в начале сжатия объем цилиндра, заполняемого воздухом, равен 0,03 м³, а давление 93 кПа. Чему равна температура воздуха в конце сжатия, если при этом его объем уменьшится в 13,5 раз? Ответ: 939 К.

48. В закрытом баллоне вместимостью 0,3 м³ заключен воздух при давлении 3 МПа и температуре 27 ° С. Часть воздуха из баллона перепускается в другой баллон, так что оставшаяся часть его в первом баллоне расширяется адиабатно до давления 1,5 МПа. Найти массу воздуха, перепущенного во второй баллон, и давление внутри первого баллона после того, как температура заключенного там воздуха достигает своего первоначального значения. Ответ: 4,1 кг, 1,8 МПа.

49. Газ, занимающий объем 6 м³, сжимается политропно от 1 до   4 МПа с уменьшением объема до 2 м³. Найти показатель политропы и работу изменения объема. Ответ: n = 1,26; L ₁₂ = -7,69 МДж.

50. Воздух объемом 3 м³ расширяется от давления 0,55 МПа и температуры 45 ° С до давления 0,15 МПа и занимает после этого объем 10 м³. Найти показатель политропы, конечную температуру и работу изменения давления. Ответ: n = 1,08; T = 289 K; W ₁₂ = - 2,03 МДж.

51. Найти работу изменения объема, изменение внутренней энергии и подведенную теплоту при политропном расширении воздуха массой 5 кг при условии, что начальная температура 150 ° С, конечная температура 50 ° С и показатель политропы равен 1,3. Ответ: L ₁₂ = 478 кДж; D U = -361 кДж; Q ₁₂ = 117 кДж.

Второе начало термодинамики