кг/кмоль.

Газовая постоянная смеси

Дж/(кмоль·К).

Для газовой смеси количество подведенного (отведенного) тепла определяется по формуле

Где - объем газовой смеси, м3;  - объемная изохорная теплоемкость смеси, Дж/(м3·К); - разность между начальной и конечной температурами.

Объемная теплоемкость смеси рассчитывается по формуле

Где - объемные теплоемкости компонентов смеси.

Объемные теплоемкости компонентов определим в зависимости от атомности газов. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости, основанная на допущении о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул и не учитывающая энергию внутримолекулярных колебаний, дает следующие значения мольных теплоемкостей:

- для двухатомных газов кДж/(кмоль⋅К);

- для трех– и многоатомных газов кДж/(кмоль⋅К).

Метан, этан, пропан, бутан, пентан и углекислый газ – трех - и многоатомные газы, поэтому кДж/(м3·К).

Азот – двухатомный газ, для него объемная теплоемкость кДж/(м3·К).

кДж/(м3·К).

Рассчитываем количество подведенного тепла по формуле

Практическая работа № 2

РАСЧЁТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1. Цель работы

        Приобретение практических навыков  расчета основных термодинамических процессов.

2. Требования к отчёту

       5.1.  Номер работы, тема, цель.

5.2. Записать условия задач.

       5.3.  Вычисления начинать с записи  расчётных формул в общем виде.

       5.4.  Размеры величин указывать в системе СИ.

       5.5. Необходимые схемы, графики и рисунки выполнять карандашом с применением чертежных принадлежностей.

Задание

Задача 2.1. Изотермически сжимают V м3 газа с Р1= 2,0 кПа до Р2, кПа. Температура газа t, °С.

Вычислить: 1) параметры газа в начале и конце процесса;

2) работу, затраченную на сжатие;

3) количество тепла, выделенное при сжатии.

4) построить процесс в pV-диаграмме.

Исходные данные взять из табл. 2.1.

Таблица 2.1.


№ вар-та

Газ

р2, кПа

t, °С

V, м3

1

Воздух

100

20

150

2

Водород

110

30

200

3

Кислород

120

40

250

4

Аммиак

130

50

300

5

Азот

140

60

350

6

Углекислый газ

150

50

400

7

Метан

160

40

450

8

Бутан

170

30

500

9

Пропан

180

20

550

10

Сероводород

190

10

600

Задача 2.2. В автоклаве объемом V находится газ под давлением P1 МПа и t1 °С. При нагревании (V=const) давление в автоклаве поднялось до Р2 МПа.

Определить: 1) сколько тепла сообщено газу в автоклаве;

2) до какой температуры нагреется газ.

3) построить процесс в pV-диаграмме.

Исходные данные взять из табл. 2.2.

Таблица 2.2.


№ вар-та

газ

V, м3

р1, кПа

t1, °С

р2, кПа

1

H2S

0,06

20

10

120

2

NH3

0,05

25

15

130

3

CO

0,04

30

25

140

4

CO2

0,03

35

30

155

5

He

0,02

40

40

115

6

Ne

0,04

45

50

135

7

CH4

0,06

50

60

165

8

C2H2

0,08

55

70

205

9

C3H8

0,05

60

80

190

10

N2

0,1

65

30

180

Задача 2.3. Газ с начальным давлением р1, ат и начальной температурой t1, °С, расширяется при постоянном давлении от начального объема V1, м3 в n раз.

1) Определить:

- конечные параметры газа;

- работу, затраченную на расширение L;

- тепло, участвующее в процессе Q;

- изменение внутренней энергии ДU.

2) Построить процесс pV-диаграмме.

Исходные данные взять из табл. 2.3.

Таблица 2.3

№ вар-та

Газ

V1, м3

n

р1, ат

t1, °С

1

Воздух

0,1

2

20

48

2

Аргон

0,12

1,5

22

24

3

Бутан

0,14

1,7

24

39

4

Пропан

0,16

3,0

35

54

5

Сероводород

0,2

3,5

31

18

6

Углекислый газ

0,23

2,2

28

26

7

Аммиак

0,26

2,4

42

35

8

Азот

0,32

2,6

56

44

9

Водород

0,41

1,8

33

60

10

Кислород

0,58

4,0

10

74

Задача 2.4. Газ массой m, кг с начальным давлением р1, атм и начальной температурой Т1, К адиабатно сжимается и объем газа уменьшается в 2 раза.

Определить:

Начальные и конечные параметры газа; Количество тепла в процессе; Совершенную работу и изменение внутренней энергии.

4) Изобразить процесс в pV-диаграмме.

Исходные данные взять из табл. 2.4.

Таблица 2.4

№ вар-та

Газ

m, кг

р1, атм

Т1, К

1

Воздух

2,5

0,5

288

2

Азот

5,0

0,8

302

3

Водород

3,6

1,1

290

4

Углекислый газ

4,1

0,3

314

5

Сероводород

1,8

0,4

295

6

Метан

2,7

0,6

306

7

Аргон

3,3

1,0

284

8

Гелий

5,6

0,2

310

9

Оксид углерода

1,5

0,7

325

10

Аммиак

7,4

0,9

300

Методические указания

Перед выполнением работы следует внимательно изучить указанные разделы в литературных источниках.

Необходимо обратить внимание на то, что соотношения между параметрами в изохорном, изобарном и изотермическом процессе подчиняются законам Шарля, Гей-Люссака и Бойля-Мариотта соответственно.

В адиабатном процессе все три основных параметра изменяются. Соотношения между ними описываются следующими уравнениями:

k – показатель адиабаты.

Кроме параметров состояния в практической работе рассчитываются: работа  l, кДж/кг;  теплота процесса q, кДж/кг и изменение внутренней энергии Дu, кДж/кг.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4