Газ массой G имеет начальные параметры - давление P1 и температуру t1. После политропного изменения состояния газа объем его стал V2 , давление P2 . Определить конечную температуру газа, показатель политропы n, теплоемкость процесса, работу, изменение внутренней энергии и энтропии. Определить эти же величины, если изменение состояния газа происходит по изобаре (P =const) до того же значения конечного объема V2. Зависимость теплоемкости от температуры постоянная с=const.
Контрольные вопросы.
Какова общая формулировка первого закона термодинамики?
Первый закон термодинамики - есть закон сохранения энергии: при любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает, а только передается от одних тел другим или превращается из одной формы в другую.
Дайте определение и объясните физическую сущность величин, входящих в уравнение первого закона термодинамики.
ΔU — изменение внутренней энергии,
Изменений внутренней энергии не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. Т.о. существует два способа изменения внутренней энергии: совершение механической работы и теплопередача (теплообмен). Работа и количество теплоты характеризуют процесс изменения внутренней энергии, но не саму внутреннюю энергию.
A — работа внешних сил,
Работа внешних сил А положительна при сжатии газа и отрицательна при расширении:
Совершая над газом положительную работу, внешние тела передают ему часть своей энергии. При расширении газа внешние тела отбирают у газа часть его энергии — работа внешних сил отрицательна.
Q — количество теплоты, переданной системе.
Теплота Q определяет количество энергии, переходящая от одного тела к другому посредством теплопередачи.
Напишите математическое выражение первого закона термодинамики.
ΔU = A + Q
Что такое энтальпия?
Энтальпия — это термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц.
Проще говоря, энтальпия — это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определённом постоянном давлении..
Дано:
Сернистый газ SO2 G=11.6 кг/с, Р1=0.45 МПа, t1=25oC, V2=4.6 м3, Р2=1.32 МПа
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Политропный процесс
Определение конечной температуры t2 производится по характеристическому уравнению
P2∙V2=G∙R∙T2
T2=P2∙V2G∙R=1,32∙106∙4,611,6∙129,78=4033,5 К
R=8314μ=831464,06=129,78 Дж/(кг∙К)
где μ - молекулярная масса, кг/моль, (берем из приложения 1).
Показатель политропы n определяется из соотношения между параметрами политропного процесса
P2P1n-1n=T2T1
n-1n=lnT2T1lnP2P1=ln4033,5298ln1,320.145=1,18
n=-5,56
Работа сжатия определяется по уравнению
L=G∙Rn-1T2-T1=11,6∙129,78-5,56-14033,35-298=-857221,83 Дж
Определение Cv производится по следующему уравнению
Cv=μcvμ=29.3164,06=0,46 кДж/(кг∙К)
где μcv - киломольная теплоемкость, кДж/(кмоль·К), определяем по приложению 2.
Количество тепла определяем по уравнению
Q= G∙C∙T2-T1=11,6∙0,48∙4033,35-298=20798,43 Дж
Где С – теплоемкость политропного процесса,
C=Cv∙(n-k)n-1=0,46∙(-5,56-1.29)-5,56-1=0,48 кДж/(кг∙К)
Изменение внутренней энергии равно
∆U= G∙Cv∙T2-T1=11,6∙0,46∙4033,35-298=19931,83 Дж
Определение р C производится по следующему уравнению
Cp=μcpμ=37.6864,06=0,59 кДж/(кг∙К)
где μcp - киломольная теплоемкость, кДж/(кмоль·К), определяем по приложению 2.
Изменение энтропии равно
S2-S1=G∙C∙lnT2T1=11,6∙0,48∙ln4033,35298=14,51 кДж/(кг∙К)
Изобарный процесс
Заказать работу
на новый заказ в Автор24.
