Расскажи друзьям!

Физические основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики

5.201. Идеальная холодильная машина, работающая по обратному циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 37 кДж. При этом она берет тепло от тела с температурой t2 = -10° С и передает тепло телу с температурой t1=17° С. Найти к. п. д. n цикла, количество теплоты Q2, отнятое у холодного тела за один цикл, и количество теплоты Q1, переданное более горячему телу за один цикл.

5.202. Идеальная холодильная машина работает как тепловой насос по обратному циклу Карно. При этом она берет тепло от воды с температурой t2 = 2° С и передает его воздуху с температурой t1 = 27° С. Найти: а) коэффициент n1 — отношение

количества теплоты, переданного воздуху за некоторый промежуток времени, к количеству теплоты, отнятому за это же время от воды; б) коэффициент n2 — отношение количества теплоты,

отнятого за некоторый промежуток времени от воды, к затраченной на работу машины энергии за этот же промежуток времени (коэффициент n2 называется холодильным коэффициентом машины); в) коэффициент — n3 отношение

затраченной на работу машины энергии за некоторый промежуток времени к количеству теплоты, переданному за это же время воздуху (коэффициент n3 — к. п. д. цикла). Найти соотношение между коэффициентами n1, n2 и n3.

5.203. Идеальная холодильная машина, работающая по обратному циклу Карно, передает тепло от холодильника с водой при температуре t2 = 0° С кипятильнику с водой при

температуре t1=100° С. Какую массу m2 воды нужно заморозить в холодильнике, чтобы превратить в пар массу m1 = 1 кг воды в кипятильнике?

5.204. Помещение отапливается холодильной машиной, работающей по обратному циклу Карно. Во сколько раз количество теплоты Q, получаемое помещением от сгорания

дров в печке, меньше количества теплоты Q', переданного

помещению холодильной машиной, которая приводится в действие тепловой машиной, потребляющей ту же массу дров? Тепловой двигатель работает между температурами t1 = 100° С и t2 = 0° С. Помещение требуется поддерживать при температуре t'1 = 16° С. Температура окружающего воздуха t'2 = -10° С.

5.205. Рабочий цикл идеальной паровой машины изображен на рисунке. В начале доступа пара из котла в цилиндр давление в нем возрастает при V0 = const от p0 до p1 (ветвь АВ). При

дальнейшем поступлении пара до объема Vx поршень движется

слева направо при p1 = const (ветвь ВС). При дальнейшем

движении поршня вправо доступ пара из котла в цилиндр прекращается, происходит адиабатическое расширение пара до объема V2 (ветвь CD). При крайнем правом положении поршня пар из цилиндра выходит в холодильник — давление падает при V2 - const до давления p0 (ветвь DE). При обратном движении

поршень выталкивает оставшийся пар при p0 = const; объем при этом уменьшается от V2 до V0 (ветвь ЕА). Найти работу А этой машины, совершаемую за каждый цикл, если V0=0,5л.

V1 = 1,5 л, V2 = 3 л, p0 = 0,1 МПа, p1 = 1,2 МПа и показатель адиабаты у = сpr= 1,33.

5.206. Паровая машина мощностью Р=14,7 кВт потребляет за время t = 1 ч работы массу m = 8,1 кг угля с удельной теплотой сгорания q = 33 МДж/кг. Температура котла t1 = 200° С, температура холодильника t2 = 58° С. Найти фактический к. п. д. n машины и сравнить его с к. п. д. //' идеальной тепловой

машины, работающей по циклу Карно между теми же температурами.

5.207. Паровая машина мощностью Р = 14,7 кВт имеет площадь поршня S = 0,02 м2; ход поршня h = 45 см. Изобарический процесс ВС (рис.) происходит при движении поршня на одну треть его хода. Объемом V0, по сравнению с объемами

V1 и V2, пренебречь. Давление пара в котле = 1,6 МПа, давление пара в холодильнике p2 = 0.1 МПа. Сколько циклов за время t = 1 мин делает машина, если показатель адиабаты ? = 1,3?

5.208. Цикл карбюраторного и газового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания изображен на рисунке. При

первом ходе поршня в цилиндр всасывается горючее (в карбюраторных двигателях горючая смесь представляет собой смесь паров бензина с воздухом, приготовляемую в карбюратopax, в газовых двигателях рабочая смесь «газ — воздух» поступает из газогенераторной установки), при этом pQ = const и объем увеличивается от V2 до V1 (ветвь АВ). При втором ходе поршня горючее адиабатически сжимается от V1 до V2, при этом температура повышается от Т0 до T1 и давление — от p0 до p1 (ветвь ВС). Дачее происходит зажигание (взрыв) горючего от искры; при этом давление возрастает от p1, до p2 при V2 = const и температура возрастает от T1 до Т2 (ветвь CD). Третий ход поршня — адиабатическое расширение горючего от V2 до V1, температура падает до Т3 (ветвь DE — рабочий ход). При крайнем положении поршня (точка Е) открывается выпускной клапан, давление падает при Vx - const до p0 (ветвь ЕВ). Четвертый ход поршня — изобарическое сжатие (ветвь ВА — выталкивание отработанного газа). Найти к. п. д. n цикла, если степень сжатия V1/V2 = 5 и показатель адиабаты у = 1,33.

5.209. В цилиндрах карбюраторного двигателя внутреннего сгорания газ сжимается политропически до V2 = V1 / 6 . Начальное давление p1=90кПа, начальная температура t1 =127° С. Найти давление p2 и температуру t, газа в цилиндрах после сжатия. Показатель политропы n = 1,3 .

5.210. В цилиндрах карбюраторного двигателя внутреннего сгорания газ сжимается политропически так, что после сжатия температура газа становится равной t2 = 427° С. Начальная

температура tx = 140° С газа. Степень сжатия V2/V1 = 58. Найти показатель политропы n.

5.211. Диаметр цилиндра карбюраторного двигателя внутреннего сгорания D = 10 см, ход поршня h = 11 см. Какой объем V должна иметь камера сжатия, если известно, что начальное давление газа /?, = 0,1 МПа, начальная температура газа

/, = 127° С и давление в камере после сжатия p2 = 1 МПа? Какова

будет температура t2 газа в камере после сжатия? Найти работу

А, совершенную при сжатии. Показатель политропы n = 1,3 .

5.212. Найти к. п. д. n карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, если показатель политропы n = 1,33 и степень сжатия: а) V1 / V2 = 4;б) V1 / V2 = 6; в) V1 / V2 = 8.

5.213. Карбюраторный двигатель мощностью Р = 735.5 Вт потребляет за время t = 1ч минимальную массу m = 265 г бензина. Найти потери бензина на трение, теплопроводность и пр. Степень сжатия V1/V2 = 6,2. Удельная теплота сгорания бензина q = 46 МДж. Показатель политропы n = 1,2.

5.214. Цикл четырехтактного двигателя Дизеля изображен на рисунке. Ветвь АВ — в цилиндры засасывается воздух (^0=0,1МПа). Ветвь ВС — воздух адиабатически сжимается до давления pх. В конце такта сжатия в цилиндры впрыскивается топливо, которое воспламеняется в горячем воздухе и сгорает, при этом поршень движется вправо, сначала изобарически (ветвь CD ), а затем адиабатически (ветвь DE). В конце адиабатического расширения открывается выпускной клапан, давление падает до p0 (ветвь ЕВ ). При движении поршня влево смесь удаляется из цилиндров (ветвь ВА). Найти к.п.д. n двигателя Дизеля.

5.215. Двигатель внутреннего сгорания Дизеля имеет степень адиабатического сжатия е = 16 и степень адиабатического расширения 8 = 6,4. Какую минимальную массу m нефти потребляет двигатель мощностью Р = 36,8 кВт за время / = 1ч? Показатель адиабаты у = 1,3. Удельная теплота сгорания нефти q = 46 МДж/кг.

5.216. Найти изменение dS энтропии при превращении массы m = 10 г льда (t = -20° С) в пар (tn = 100° С).

5.217. Найти изменение dS энтропии при превращении массы m = 1 г воды (t = 0° С) в пар (tn = 100° С).

5.218. Найти изменение dS энтропии при плавлении массы m = 1кг льда ( t = 0° С).

5.219. Массу m = 640г расплавленного свинца при температуре плавления tпл вылили на лед (t = 0°С). Найти изменение dS энтропии при этом процессе.

5.220. Найти изменение dS энтропии при переходе массы m = 8 г кислорода от объема V1 = 10 л при температуре t1 = 80° С к объему V2 = 40 л при температуре t2 = 300° С.