Как найти температуру теплоотдатчика…

Цикл Карно. Рассмотрим обратимый цикл, при осуществлении которого вся теплота в цикле подводится и отводится в изотермических процессах

Как найти температуру теплоотдатчика...

Рассмотрим обратимый цикл, при осуществлении которого вся теплота в цикле подводится и отводится в изотермических процессах, а число источников минимально – два: один теплоотдатчик и один теплоприемник.

Осуществить обратимо цикл при таких условиях можно сле­дующим образом. Сначала в изотермическом процессе расшире­ния теплота обратимо подводится к рабочему телу от теплоотдатчика с постоянной температурой.

Затем в обратимом адиабатном процессе расширения, в котором отсутствует теплообмен между рабочим телом и источниками теплоты, температура рабочего тела понижается до температуры теплоприемника. Далее в обратимом изотермическом процессе при температуре теплоприемника про­исходит отвод теплоты от рабочего тела к нему.

Замыкающим цикл процессом должен быть опять обратимый адиабатный про­цесс, в котором при отсутствии теплообмена с внешними источни­ками теплоты температура повышается до начальной и рабочее тело возвращается в первоначальное состояние.

Таким образом, обратимый цикл, осуществленный между двумя источниками тепла постоянной температуры, должен состоять из двух обратимых изотермических и двух обратимых адиабатных процессов.

Этот цикл впервые был рассмотрен Сади Карно в его работе «Размышления о движущей силе огня и о машинах,

способных развивать силу», опубликованной в 1824 г.

Указанный цикл изображен на диаграмме (рис. 2).

Представим себе тепловую машину, цилиндр которой может быть по мере надобности как абсолютно теплопроводным. Так и абсолютно нетеплопроводным.

Пусть в первом положении поршня начальные пара­метры рабочего тела p1, v1а температура Т1равна температуре теплотдатчика.

Если в этот момент цилиндр будет абсолютно теплопроводным и если его привести в соприкосновение с теплоотдатчиком бесконечно большой энергоемкости, сообщив рабочему телу удельное количество теплоты q1по изотерме 1-2, то газ расширится до точки 2 и совершит работу.

Параметры точки 2: p2, v2 T1От точки 2цилиндр должен быть абсолютно нетеплопроводным. Рабочее тело с температурой T1, расширяясь по адиабате 2- 3до температуры теплоприемника T2, совершит работу.

Параметры точки 3:p3, v3 T2. От точки 3делаем цилиндр абсолютно теплопроводным, сжимая рабочее тело по изотерме 3-4, одновременно отводим удельное количество теплоты q2в теплоприемник.

В конце изотер­мического сжатия параметры рабочего тела будут p4, v4 T2 . От точки 4 в абсолютно нетеплопроводном цилиндре адиабатным про­тесом сжатия 4-1рабочее тело возвращается в первоначальное состояние.

Из всех возможных циклов он обладает max термическим КПД. Нужно найти наивыгоднейшие процессы, образующих цикл. Карно доказал, что лучшим является обратимый цикл, состоящий из 2-х изотерм и 2-х адиабат.

Т1 и Т2 — температуры горячего и холодного источников тепла

1-2 – изотерма с подводом тепла

2-3 – адиабата расширения

3-4 – изотерма сжатия с отводом тепла

4-1 – адиабата сжатия

Подведённое тепло:

Отведённое тепло:

Отношение работы, произведённой двигателем за цикл, к количеству теплоты, подведённой за этот цикл от горячего источника, называется термическим кпд цикла Карно:

— зависит только от температур теплоотдачика и термоприёмника Т1 и Т2

Термический КПД обратимого цикла Карно зависит только от абсолютных температур теплоотдатчика и теплоприемника. Он будет тем больше, чем выше температура теплоотдатчика и чем ниже температура теплоприемника.

Термический КПД цикла Кар­но всегда меньше единицы, так как для получения КПД, равного единице, необходимо, чтобы Т2=0 или подведённое тепло было ба равно бесконечности, что неосуществимо.

Термический КПД цикла Карно не зависит от природы рабочего тела и равен нулю, если тела находятся в тепло­вом равновесии, то невозможно теплоту превратить в работу.

Термический КПД цикла Карно имеет наибольшее значение по сравнению с КПД любого цикла, осуществляемого в одном и том же интервале температур. Поэтому сравнение термических КПД любого цикла и цикла Карно позволяет делать заключение о степени совершенства исполь­зования теплоты в машине, работающей по данному циклу.

В реальных двигателях цикл Карно не осуществляется вследствие практических трудностей. Однако теоретическое и прак­тическое значение цикла Карно весьма ве­лико. Он служит эталоном при оценке со­вершенства любых циклов тепловых дви­гателей.

всегда ht < 1

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/6_5274_tsikl-karno.html

Первое начало термодинамики. Теплоёмкость идеального газа

Как найти температуру теплоотдатчика...

1. Первое начало термодинамики

Q = DU + A,

где Q – количество теплоты, сообщенное системе; DU – изменение внутренней энергии системы; A – работа.

2. Молярная теплоемкость газа при постоянном объёме

.

3. Молярная теплоёмкость газа при постоянном давлении

,

где i – число степеней свободы молекулы газа.

4. Связь между удельной (c) и молярной Cm теплоемкостями

Cm= cm.

5. Внутренняя энергия идеального газа

.

6. Работа расширения газа в изотермическом процессе

,

7. Работа расширения газа в изобарном процессе

.

8. Работа расширения в адиабатном процессе

или ,

где – показатель адиабаты.

9. Уравнение состояния адиабатного процесса (уравнение Пуассона).

.

Примеры решения задач

Задача 1

Кислород массой 2 кг занимает объем 1 м3 и находится под давлением 0,2 МПа. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объема 3 м3, а затем при постоянном объеме до давления 0,5 МПа. Найти изменение внутренней энергии газа, совершенную им работу и теплоту, переданную газу. Построить график процесса.

Дано: Решение:
m = 32 · 10-3 кг/моль m = 2 кг V1 = 1 м3 P1 = 0,2 МПа = 105 Па 1) P = const, V2 = 3 м3 2) V2 = const, P3 = 0,5 МПа = 105Па Изменение внутренней энергии газа (1) где i – число степеней свободы молекул газа (для двухатомных молекул кислорода i = 5);DT = T3— T1 – разность температур газа в конечном (третьем) и начальном состояниях.
DU — ? A — ? Q — ?

Начальную и конечную температуру газа найдем из уравнения Менделеева-Клапейрона

,

откуда

.

Работа расширения газа при постоянном давлении выражается формулой

.

Работа газа, нагреваемого при постоянном объеме, равна нулю

A2 = 0.

Следовательно, полная работа, совершаемая газом,

A = A1+ A2= A1.

Согласно первому началу термодинамики, теплотаQ1, переданная газу, равна сумме изменения внутренней энергии DU и работы A

Q = DU + A.

Произведем вычисления, учитывая, что для кислорода m = 10-3 кг/моль

K;

K;

K;

Дж = 0,4 . 106 Дж = 0,4 МДж;

A = A1= 0,4 МДж;

Дж = 3,24 . 106 Дж = 3,24 МДж;

Q = (3,24 + 0,4) МДж = 3,64 МДж.

График процесса приведен на рис 1.

Рис.1

Задача 2

Чему равны удельные теплоемкости cV и сp некоторого двухатомного газа, если плотность этого газа при нормальных условиях равна 1,43 кг/м3?

Дано: Решение:
r = 1,43 кг/м3 i = 5 Па Т = 273 К Удельные теплоемкости равны и Из уравнения Клапейрона-Менделеева находим
cp — ? cV — ?

так как плотность газа r = m / V.

Подставляя молярную массу в формулы для теплоемкости, имеем

и

Произведем вычисления, учитывая, что для двухатомного газа число степеней свободы i = 5. Так как при нормальных условиях давление p = 1,01 Па и T = 273 K, находим

Дж/(кг ), Дж/(кг ).

Круговые процессы. КПД цикла. Цикл Карно

1. Коэффициент полезного действия тепловой машины

гдеА – работа, совершенная в цикле, А = Q1 –Q2; Q1 – количество теплоты, полученное рабочим телом от теплоотдатчика; Q2 – количество теплоты, отданное рабочим телом теплоприемнику.

2. КПД цикла Карно

где T1– температура теплоотдачика; T2 – температура теплоприемника.

3. Так как то , то есть приведенная теплота для любых изотермических переходов между двумя адиабатами есть величина постоянная.

Примеры решения задач

Задача 1

Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от теплоотдатчика количество теплоты 5,5 кДж и совершил за цикл работу 1,1 кДж. Определить:1) термический КПД цикла; 2) отношение температур теплоотдатчика и теплоприёмника.

Дано: Решение:
Q1 = 5,5 кДж = Дж А = 1,1 кДж = Дж Зная общее определение КПД цикла вычислимКПД цикла .
;

КПД цикла Карно

так как газ совершает цикл Карно, то

; ,тогда ,

то есть температура теплоотдатчика в 1,25 раз выше температуры теплоприёмника.

Энтропия

1. Изменение энтропии системы при переходе из состояния 1 в состоя- ние 2

, ,

где – изменение энтропии в промежуточных процессах.

Примеры решения задач

Задача 1

Найти изменение энтропии при превращении 10 г льда при –20 оС в пар при 100 оС.

Дано: Решение:
m = 10 г = 10-2 кг t1 = –20 оC t3= 100 оC Изменение энтропии определяется формулой где S1 и S2 – значения энтропии в первом и во втором состоянии, соответственно.
DS — ?

В данном случае общее изменение энтропии DS складывается из изменений ее в отдельных процессах:

а) Нагревание массы m льда от температуры T1 до температуры T2, при этом

dQ = mc1dT,

где c1 – удельная теплоемкость льда.

Тогда изменение энтропии в этом процессе

,

здесь Т2 = 273 К – температура таяния льда.

в) Плавление массы m льда при температуре T2

,

где l – удельная теплота плавления.

с) Нагревание массы m воды от T2 до T3. Аналогично пункту а) получаем

,

где с2 – удельная теплоемкость воды.

d) Испарение массы m воды при температуре T3

где r – удельная теплота парообразования.

Общее изменение энтропии

.

Произведем вычисления, используя табличные данные

c1 = 2,1 Дж/кг , T1 = 253K, T2= 273K, T3 = 373K, l = 3,35 Дж / кг,с2 = 4,19 Дж/(кг.К), r = 2,26 Дж /кг и получим DS = 88 Дж /К.

Задание на контрольную работу №2

201. Какова плотность воздуха в цилиндре дизельного двигателя в конце такта сжатия, если температура 677 оС, а давление 5,05 МПа? Молярную массу воздуха считать равной кг/моль.

202. Определить концентрацию молекул кислорода, находящегося в сосуде объемом 2 л. Количество вещества равно 0,2 моль.

203. На сколько изменится давление воздуха в шине автомобиля при повышении температуры до 30 оС, если при температуре 10 оС давление равно допустимому значению 238 кПа?

204. Сосуд объемом 10 л содержит гелий под давлением 1 МПа и при температуре 300 К.После того, как из баллона выпущено 10 г гелия, температура в баллоне понизилась до 290 К.Определить давление гелия, оставшегося в баллоне.

205. В сосуде ёмкостью 5 л при нормальных условиях находится азот. Определить: 1) количество вещества; 2) массу азота; 3) концентрацию его молекул в сосуде.

206. В дизеле в начале такта сжатия температура воздуха 40 оС, а давление 78,4 кПа. Во время сжатия объем уменьшается в 15 раз, а давление возрастает до 3,5 Мпа. Определить температуру воздуха в конце такта сжатия.

207. Автомобильная шина накачана воздухом до давления 0,3 МПа при температуре 7 оС. Какое количество воздуха необходимо выпустить из камеры, чтобы давление не изменилось при повышении температуры до 37 оС? Объем камеры 50 л.

208. Альпинист при каждом вдохе поглощает 5 г воздуха, находящегося при нормальных условиях. Найти объем воздуха, который должен вдыхать за то же время альпинист в горах, где давление равно 79,8 кПа, а температура – 13 оС.

209. Какое число баллонов водорода емкостью 50 л при температуре 27 оС и давлении 4 МПа потребуется для заполнения аэростата объемом 103 м3, если при температуре 7 оС давление в нём должно быть 100 кПа?

210. Кислород массой 10 г находится под давлением 0,3 МПа при температуре 10 оС. После расширения вследствие нагревания при постоянном давлении кислород занял объем 10 л. Определить: 1) объём газа до расширения; 2) температуру газа после расширения; 3) плотность газа до расширения; 4) плотность газа после расширения.

211. Баллон, содержащий 1 кг азота, при испытании взорвался при температуре 350 оС. Какое количество водорода можно хранить в этом баллоне при 20 оС, имея пятикратный запас прочности?

212. Два сосуда, содержащие одинаковые массы одного газа, соединены трубкой с краном. В первом сосуде давление 5кПа, во втором 8кПа. Какое давление установится после открытия крана, если температура останется неизменной?

213. Баллон ёмкостью 0,3 л содержит смесь водорода и гелия при температуре 300 К и давлении 0,82 МПа. Масса смеси кг. Определить массы водорода и гелия.

214. Определить плотность смеси, состоящей из 4 г гелия и 28 г азота при температуре 27 оС и давлении 1 МПа.

215. До какого давления накачан футбольный мяч ёмкостью 3 л, если при этом сделано 40 качаний поршневого насоса. За каждое качание насос захватывает из атмосферы 150 см3 воздуха. Мяч вначале был пустой. Атмосферное давление 0,1 МПа.

216. Определить молярную массу газа, свойства которого соответствуют свойствам смеси 160 г кислорода и 120 г азота.

217. В сосуде объемом 20 л при температуре 27 оС находится смесь кислорода массой 6 г и углекислого газа массой 66 г. Определить давление смеси.

218. Определить плотность смеси 4 г водорода и 32 г кислорода при температуре 7 оС и давлении 100 кПа.

219. Какой объем занимает смесь азота массой 1 кг и гелия массой 1 кг при нормальных условиях?

220. Газовая смесь, состоящая из кислорода и азота, находится в баллоне под давлением 1 МПа. Считая, что масса кислорода составляет 20 % от массы смеси, определить парциальные давления отдельных газов.

221. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул газа, находящегося под давлением 0,2 Па. Концентрация молекул газа равна 1013 см-3.

222. Сколько молекул кислорода содержится в сосуде объемом 10 см3, если при тепловом хаотическом движении со средней квадратичной скоростью 400 м/с они производят на стенке сосуда давление 1 кПа?

223. Газ занимает объем 1 л под давлением 2 кПа. Определить кинетическую энергию поступательного движения всех молекул, находящихся в данном объеме.

224. 1 кг двухатомного газа находится под давлением 80 кПа и имеет плотность 4 кг/м3. Найти энергию теплового движения молекул газа в этих условиях.

225. Определить энергию теплового движения молекул аммиака NH3, находящихся в баллоне объёмом м3 при давлении 2,57кПа. Какую часть от этой энергии составляет средняя энергия вращательного движения молекул? Молекулы считать жесткими.

226. Определить среднюю энергию вращательного движения одной молекулы двухатомного газа, если суммарная кинетическая энергия молекул одного киломоля этого газа равна 3,01 МДж.

227. Баллон с водородом двигался со скоростью 50 м/с и внезапно остановился. На сколько градусов нагреется при этом газ?

228. Определить внутреннюю энергию 1 кг воздуха в шине автомобиля при допустимом давлении Па и плотности воздуха в шине 4 кг/м3. Воздух считать двухатомным газом.

229. Средняя энергия поступательного движения молекул азота, находящегося в баллоне объёмом м3 равна Дж, а средняя квадратичная скорость его молекул м/с. Определить: 1) количество молекул в баллоне; 2) давление, под которым находится азот.

230. Какое число молекул двухатомного газа занимает объем 10 см3 при давлении 5,32 кПа и температуре 27 оС? Какой энергией теплового движения обладают эти молекулы?

231. Определить давление в камере сгорания дизельного двигателя объёмом 0,08 л в конце сжатия, если средняя квадратичная скорость молекул воздуха в это время 1 км/с, а масса воздуха в камере сгорания 1,2 г.

232. Определить среднюю скорость молекул газа, если известно, что их средняя квадратичная скорость равна 1 км/с.

233. Определить наиболее вероятную скорость молекул газа, плотность которого при давлении 40 кПа составляет 0,35 кг/м3.

234. Средняя квадратичная скорость некоторого газа при нормальных условиях равна 500 м/с. Сколько молекул содержит 1 г этого газа?

235. Определить среднюю длину свободного пробега молекул водорода при температуре 27 оС и давлении Па (эффективный диаметр молекулы водорода принять равным 10-10м).

236. Баллон емкостью 10 л содержит азот массой 1 г. Определить среднюю длину свободного пробега молекул (эффективный диаметр молекулы азота принять равным 10-10 м).

237. Определить среднюю длину свободного пробега молекул кислорода, находящегося при температуре 0 оС, если среднее число столкновений, испытываемых молекулой в 1 с, равно .

238. На сколько изменится атмосферное давление при подъеме на высоту 100 м над уровнем моря, если давление на уровне моря равно 100 кПа. Считать, что температура равна 290 К и не изменяется с высотой.

239. Найти время свободного пробега молекул водорода при давлении 0,1 Па и температуре 100 К (эффективный диаметр молекулы водорода принять равным 10-10 м).

240. На какой высоте давление воздуха составляет 60 % от давления на уровне моря? Считать, что температура воздуха не изменяется с высотой и равна 10 оС.

241. При адиабатическом расширении азот массой 10 г совершает работу, равную 321 Дж. На сколько уменьшилась внутренняя энергия и понизилась температура азота, если его удельная теплоемкость при постоянном объеме 742 Дж/( ).

242. В закрытом сосуде объемом 2 л находится азот, плотность которого 1,4 кг/м3. Какое количество теплоты надо сообщить азоту, чтобы нагреть его на 100 К? На сколько увеличится внутренняя энергия азота?

243. Азот массой 1 кг занимает при температуре 300 К объем 0,5 м3. В результате адиабатического сжатия давление газа увеличилось в 3 раза. Определить: 1) конечный объем газа; 2) его конечную температуру; 3) изменение внутренней энергии газа.

244. Во сколько раз увеличится объем 0,4 моля водорода при изотермическом расширении, если при этом газ получил количество теплоты 800 Дж? Температура водорода 27 оС. Чему равна работа расширения?

245. Водород массой 6,5 г, находящийся при температуре 27 оС, расширяется вдвое при постоянном давлении за счет притока извне тепла. Найти работу расширения газа, изменение внутренней энергии газа и количество теплоты, сообщенное газу.

246. Определить количество тепла, выделяющегося при изотермическом сжатии 7 г азота от нормального давления 0,1 МПа до 0,5 МПа. Температура азота 25 оС.

247. Определить работу изотермического расширения при сгорании одного моля смеси в цилиндре двигателя автомашины. Степень сжатия 6,5; температура сгорания смеси 2000 К. Смесь считать идеальным газом.

248. Кислород массой 10 г находится под давлением 0,3 МПа при температуре 10 оС. После нагревания при постоянном давлении объем газа равен 10 л. Найти количество теплоты, полученное газом, изменение его внутренней энергии и работу, совершенную газом.

249. Закрытый баллон емкостью 10 л, содержащий кислород при давлении 2 МПа и температуре 7 оС, нагревается до температуры 27 оС. Какое количество теплоты передано газу? На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?

250. Воздух адиабатно сжимается от давления 0,1 МПа до 3,5 МПа. Начальная температура воздуха 40 оС. Найти температуру в конце такта сжатия.

251. Вычислить удельные теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме неона и водорода, принимая эти газы за идеальные. Молярная масса неона кг/моль, водорода кг/моль.

252. Определить удельную теплоёмкость некоторого одноатомного газа при постоянном объёме, если плотность этого газа при нормальных условиях 0,795 кг/м3.

253. Трехатомный газ под давлением 240 кПа и при температуре 20 оС занимает объем 10 л. Определить теплоемкость этого газа при постоянном давлении.

254. При температуре 207 оС масса 2,5 кг некоторого газа занимает объем 0,3 м3. Определить давление газа, если удельная теплоемкость при постоянном давлении равна 519 Дж/( ) и g = Ср/CV= 1,67.

255. Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса 44.10-3 кг/моль и отношение теплоемкостей g = Ср/CV= 1,33.

256. Известны удельные теплоемкости газа: сV= 649 Дж/( ) и сp = 912 Дж/( ). Найти молярную массу газа и число степеней свободы его молекул.

257. Молярная масса газа равна кг/моль. Отношение теплоемкостей Ср/CV= 1,67. Вычислить удельные теплоемкости газа.

258. Определить удельные теплоёмкости для смеси газов, содержащих гелий массой 1 г и водород массой 4 г.

259. Некоторый газ находится при температуре 350 оК в баллоне емкостью 100 л под давлением 200 кПа. Теплоемкость этого газа при постоянном объеме 140 Дж/К. Определить отношение теплоемкостей Ср/CV.

260. Вычислить теплоемкость (при постоянном объеме) газа, заключенного в сосуд емкостью 20 л при нормальных условиях. Газ одноатомный.

261. В топке паровой турбины расходуется 0,35 кг дизельного топлива на 1 энергии. Температура поступающего в турбину пара 250 оС, температура теплоприемника 30 оС. Вычислить КПД турбины. Найти КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех же температурных условиях. Удельная теплота сгорания топлива 42 Мдж/кг.

262. В ходе цикла Карно рабочее вещество получает от теплоотдатчика количество теплоты 300 кДж. Температуры теплоотдатчика и теплоприемника равны соответственно 480 К и 280 К. Определить термический КПД цикла и работу, совершаемую рабочим веществом за цикл.

263. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно, термический КПД которого 40 %. Температура теплоприемника 0 оС. Найти температуру теплоотдатчика и работу изотермического сжатия, если работа изотермического расширения 8 Дж.

264. Идеальной тепловой машиной за счет каждого килоджоуля теплоты, полученной от теплоотдатчика, за цикл совершается работа 300 Дж. Определить термический КПД машины и температуру теплоотдатчика, если температура теплоприемника 280 К.

265. У тепловой машины, работающей по циклу Карно, температура теплоотдатчика в 1,6 раза больше температуры теплоприемника. За цикл машина совершает работу 12 кДж. Найти термический КПД цикла и работу изотермического сжатия рабочего вещества за цикл.

266. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, 70 % количества теплоты, полученного от теплоотдатчика, отдаёт теплоприёмнику. Количество теплоты, полученное от теплоотдатчика, равно 5 кДж. Определить: 1) термический КПД цикла; 2) работу цикла.

267. Идеальный газ совершает цикл Карно, термический КПД которого равен 0,4. Определить работу изотермического сжатия, если работа изотермического расширения составляет 400 Дж.

268. Температура теплоотдатчика идеальной тепловой машины 480 К, а ее КПД составляет 40 %. Чему равна температура теплоприемника? Какую долю количества теплоты, полученного от теплоотдатчика, газ отдает теплоприемнику?

269. Идеальная тепловая машина за цикл совершает работу 4 кДж, отдавая при этом теплоприёмнику 6,4 кДж теплоты. Определить КПД цикла, а также температуру теплоотдатчика, если температура теплоприемника 280 К.

270. Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от теплоотдатчика количество теплоты 5,5 кДж и совершил работу 1,1 кДж. Определить: 1) термический КПД цикла; 2) отношение температур теплоотдатчика и теплоприёмника.

271. Воду массой 1 г нагрели от температуры 10 оС до температуры 100 оС, при которой она вся превратилась в пар. Найти приращение энтропии системы.

272. Кусок льда массой 200 г, взятый при температуре -10 оС, был нагрет до 0 оС и расплавлен, после чего образовавшаяся вода была нагрета до температуры 10 оС. Определить изменение энтропии в ходе указанных процессов.

273. Кислород массой 10 г нагревается от температуры 50 оС до температуры 150 оС. Найти приращение энтропии, если нагревание происходит: а) изохорически; б) изобарически.

274. Во сколько раз при изотермическом процессе надо увеличить объем газа, чтобы его энтропия увеличилась на 23 Дж/К? Количество газа равно 4 моль.

275. В результате изохорического нагревания воздуха массой 1 г давление газа увеличилось в 2 раза. Определить изменение энтропии газа.

276. Смешано 5 кг воды при температуре 280 К и 8 кг воды при температуре 350 К. Найти: 1) температуру смеси; 2) изменение энтропии, происходящее при смешивании.

277. Объем кислорода массой 2 кг увеличился в 5 раз один раз в изотермическом процессе, другой раз – в адиабатическом процессе. Найти изменение энтропии в каждом из указанных процессов.

278. Идеальный газ количеством 1 моль сначала изобарно нагрели так, что его объем увеличился в 2 раза, а затем изохорно охладили так, что его давление уменьшилось в 2 раза. Определить приращение энтропии в ходе данных процессов.

279. Какова ёмкость системы охлаждения двигателя автомобиля, если при повышении температуры воды от 27 оСдо 97 оС её энтропия увеличивается на 8,3 кДж/К.

280. При изотермическом процессе объем некоторого идеального газа увеличился в 2 раза, а энтропия возросла на 4,6 Дж/К. Какое количество газа участвовало в указанном процессе?

4. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 3“ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ”

Источник: https://cyberpedia.su/12x114ac.html

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Как найти температуру теплоотдатчика...

Cтраница 1

Температуры теплоотдатчика Рё рабочего тела РІ СЂСЏРґРµ случаев, например, РІ паросиловых установках, существенно различны, так как РЅРё свойства рабочего тела, РЅРё свойства конструкционных материалов РЅРµ позволяют довести температуру рабочего процесса цикла РґРѕ температуры теплоотдатчика. Применение жаропрочных конструкционных материалов может несколько уменьшить эту разность температур; того же самого можно достигнуть переходом РЅР° высокие давления рабочего тела РІ цикле ( применительно Рє РІРѕРґРµ это Р±СѓРґСѓС‚ закритические давления); использованием теплоты отходящих продуктов сгорания для подогрева топлива Рё предварительного подогрева рабочего тела можно улучшить общее использование выделяющейся РїСЂРё сгорании топлива теплоты. РќРѕ более перспективным ( РІРѕ РІСЃСЏРєРѕРј случае РІ паросиловых установках) является использование горячих продуктов сгорания, после того как завершено нагревание РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ рабочего тела, РІ качестве вторичного рабочего тела ( как это осуществляется РІ парогазовых установках) или применение бинарных циклов СЃ использованием РІ верхнем цикле наиболее подходящего высокотемпературного рабочего тела. Возможно также использовать РІ качестве головного звена энергетической установки МГД генератор.  [1]

Температурах теплоотдатчика Рё теплоприемника РѕРЅР° будет всегда показывать одинаковые отсчеты независимо РѕС‚ того, будет ли РѕРЅР° наполнена ртутью, спиртом, каким-РЅРёР±СѓРґСЊ газом или РґСЂСѓРіРёРј веществом.  [2]

Сопряженные двигатели Карно.  [3]

РЎ увеличением температуры теплоотдатчика РїСЂРё неизменной температуре теплоприемника t2 ( или, наоборот, СЃ уменьшением температуры tz РїСЂРё неизменной tj термический РљРџР” цикла Карно возрастает.  [4]

В условиях, когда температура теплоотдатчика неизменна, потери Л е можно сократить, уменьшая АГ внешнего теплообмена.

Однако сужение цикла РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ одновременно Рє тому, что количество тепла, отводимого РѕС‚ теплоотдатчика РЅР° единицу массы циркулирующего рабочего тела, — удельная С…Рѕ-лодопроизводительность qo-i — / 4 — будет уменьшаться.  [6]

Температура рабочего тела всегда бывает ниже температуры теплоотдатчика и выше температуры теплоприемника.

Увеличение перепада температур Рў0 — РўСЏ РІ холодильном процессе вызывает РІ машине дополнительную затрату работы.

 [7]

Так как РІ рефрижераторных установках понижение температуры Гя теплоотдатчика вызывает большее увеличение удельного расхода работы ( эксергии), чем такое же повышение температуры Гв теплоприемника, то РїСЂРё прочих равных условиях оптимальная средняя разность температур хладоносителя Рё рабочего агента РІ испарителе, как правило, должна быть меньше, чем РІ конденсаторе.  [8]

Пусть, как обычно, Рў — температура теплоотдатчика, Р° Рў2 — теплоприемника.  [9]

Таким образом, РљРџР” цикла Карно зависит только РѕС‚ температуры теплоотдатчика Рё теплоприемника.  [10]

Р’ паросиловых установках необратимость процесса РїРѕРґРІРѕРґР° теплоты обусловлена значительной разницей РІ температурах теплоотдатчика, которым являются горячие продукты сгорания топлива, Рё рабочего тела.  [11]

РќР° СЂРёСЃ. 1.22 РІ Рў, s — диаграмме показан характер изменения температуры Гн теплоотдатчика Рё Гв теп-лоприемника РїСЂРё неизотермическом процессе отвода Рё РїРѕРґРІРѕРґР° тепла.  [13]

Определить холодильный коэффициент 8Карно обратного цикла Карно РїСЂРё температуре теплоприемника 20 РЎРё температуре теплоотдатчика t % — 20 РЎ.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id504609p1.html

ПОИСК

Как найти температуру теплоотдатчика...
Таким образом, совершаемая работа эквивалентна разности Ql—С 2. [c.50]

    Решение. Процесс передачи теплоты необратим для расчета Д5 его нужно осуществить обратимо. Для этого проведем его в обратимом цикле Карно, в котором теплоотдатчик будет иметь температуру 150°С, а теплоприемник 50 °С. [c.62]

    Расчет можно осуществить и другим путем. Пусть поступившие из теплоотдатчика в теплоприемник 100 кал возвращаются при по>  [c.62]

    Переход теплоты от горячего тела к холодному необратим. Поэтому приращение количества теплоты в системе, происходящее при низкой температуре, более необратимо, чем при высокой температуре.

Действительно, используя систему, где произошел второй процесс, в качестве теплоотдатчика, а ту систему, где имело место изменение при более низкой температуре, в качестве теплоприемника (при условии, что обе системы изолированы от внешней среды), можно совершить между ними цикл Карно и получить некоторую работу.

В то же время процесс при прочих равных условиях тем более необратим, чем больше передается теплоты, так как не только теплота переходит от высшего уровня к низшему, но и все виды энергии гри всяком процессе стремятся перейти в теплоту, что также необратимо.

Если сопоставить эти рассуждения с уравнениями, определяющими Л5, то утверждение, что энтропия является мерой необратимости процесса, станет очевидным. [c.87]

    Считая по-прежнему теплоту, полученную от теплоотдатчика, положительной, а отданную теплоприемнику отрицательной, можно записать (IV, 2) в виде [c.84]

    Так как любой цикл можно заменить бесконечно большим числом бесконечно малых циклов Карно (см. рис. 22), то (IV, 4) справедливо для любого обратимого цикла.

Различие заключается лишь в том, что в силу неизотермичности процессов теплообмена для осуществления произвольного обратимого цикла понадобится бесконечно большое число теплоотдатчиков (на пути dab) и тепло-приемников (на пути bed). [c.84]

    Карно лемма (42) — для идеального газа в цикле Карно коэффициент полезного действия тепловой машины зависит только от температур теплоотдатчика (Tl) и теплоприемника (Т2) и равен (Tj — Tq)ITi. [c.311]

    Рассмотрим сущность работы тепловой машины, г. е. такой машины, которая производит работу за счет теплоты, поглощаемой от какого-то тела — теплоотдатчика. При этом не вся теплота, получаемая рабочим телом, превращается в работу, а лишь только некоторая часть ее (рис. 22). [c.103]

    Итак, даже для самой совершенной (идеальной) тепловой машины существует предел превращения теплоты в работу.

Теплота, получаемая от теплоотдатчика, может быть превращена в работу тем в большей степени, чем больше различие в температурах теплоотдатчика и теплоприемника. Там, где нет перепада температур, т. е. Т = Т2, невозможно превратить теплоту в работу.

Только по этой причине нельзя использовать для получения полезной работы огромные запасы теплоты, заключенные в водах морей и океанов. [c.104]

    Из конденсатора жидкий хладоагент поступает в детандер ///, где в процессе расширения давление рабочего агента снижается с рп до ри, а температура — с Тв до Т .

Из детандера рабочий агент в состоянии влажного пара 4 попадает в испаритель.

В результате подвода тепла дн от теплоотдатчика рабочий агент в испарителе переходит из состояния 4 в состояние /, при котором он поступает в компрессор. [c.33]

    На рис. 1.22 в Г, 5-диаграмме показан характер изменения температуры Ги теплоотдатчика и Т теплоприемника при неизотермическом процессе отвода п подвода тепла. Как видно из рис. 1.

22, замена действительного процесса изменения температуры Г и Тв линейным (штриховая линия) приводит к положительной ошибке определения значения Г, р, так как среднеарифметическая температура больше действительной средней температуры  [c.35]

    Условное название зоны Пределы изменения абсолютного значения коэффици-екта работоспособности тепла— 5 Пределы изменения температуры теплоотдатчика к -С) [c.36]

    Максимальный удельный расход работы в идеальной теплонасосной установке соответствует Т г оо (в этом случае Хе, — ) в идеальной рефрижераторной установке он соответствует Гн- 0 (в этом случае Те,н=—оо). Из уравнения (1.7), а также из сравнения рис. 1.

23,а и б легко установить, что при низких температурах теплоотдатчика Гн Го.с/2 удельный расход работы в рефрижераторных установках составит Те,н>1, Т. е. выше возможного максимального удельного расхода работы в теплонасосных установках. [c.

36]

    Так как в рефрижераторных установках понижение температуры Гн теплоотдатчика вызывает большее увеличение удельного расхода работы (эксергии), чем такое же повышение температуры Тл теплоприемника, то при прочих равных условиях оптимальная средняя разность температур хладоносителя и рабочего агента в испарителе, как правило, должна быть меньше, чем в конденсаторе. [c.38]

    Выведенные аналогично аналитические зависимости для определения приращения удельного расхода эксергии на трансформацию тепла в идеальных теплонасосных установках в зависимости от изменения температуры теплоотдатчика и теплоприемника показывают, что и для этих установок Аэв/А7н> >Дэв/А7 в. [c.38]

    Второй закон термодинамики устанавливает, возможен или н1 возможен при данных условиях тот или иной процесс, до какого предела он может протекать и какая наибольшая полезная работа совершается при этом.

Всякая тепловая машина может производить работу только лишь при наличии разности температур между теп-лоотдачиком Т и теплоприемником Т .

Если обозначить количество теплоты, поглощенное рабочим телом от теплоотдатчика, 1, а количество теплоты, отданное телу с более низкой температурой (теплоприемнику), Сг, то в работу превращается [c.59]

    Следовательно, без наличия теплоприемника запас энергии теплоотдатчика не может быть использован нельзя, например, использовать безграничные запасы энергии воздуха, морей, океанов, земной коры и т. д.

Если было бы возможно осуществить вечный двигатель второго рода, то, преобразуя в работу запасы теплоты в воде океанов, можно было бы приводить в движение все заводы мира, и только спустя 1000 лет температура воды понизилась бы примерно на 0,0Г.  [c.82]

    Другая часть теплоты передается телу с более низкой температурой (теплоприемннку). Таким образом, действие тепловой машины заключается не только в получении теплоты от теплоотдатчика и в совершении работы, но и в передаче некоторого количества теплоты тепло-приеынику, температура которого ниже, чем температура теплоотдатчика. [c.103]

    Верхний предел удельного расхода работы для теплонасосной установки Эа=1, соответствуюший отношению 7 н/7 в==7 о.с/7 в =0, показывает, что при температуре тепло-приемника Тв- оо удельный расход работы в идеальном цикле ранен тепловому эквиваленту затраченкой механической (электрической) энергии.

Это значит, что при постоянной температуре теплоотдатчика 7 = =Го,с=сопз1 удельный расход работы В тепловом насосе с повышением температуры теплоприемника непрерывно возрастает.

При очень высоких значениях Гв удельный расход работы делается практически таким же, как и в обычном электрическом нагревателе, и, следовательно, в этих условиях применение теплового насоса не имеет смысла. [c.34]

    Нижний предел удельного расхода работы Эп=Эв=0, соответствующий отношению Т 1Тт =1, пока ы-вает, что при 7 н==7 в, когда тепло-приемник и теплоотдатчик наход гг-ся на одном температурном уровге, использование трансформатора т(ш-ла теряет смысл. [c.34]

    Часто возникают случаи, когда в продессе трансформации температура теплоприемника или теплоотдатчика переменна, например когда тепло поступает к рабочему агенту в испарителе от потока газа, телше-ратура которого снижается при отводе тепла с Г] до Т2, или когда тепло передается от рабочего агента к циркулирующей в конденсаторе воде, температура которой повышается при подводе тепла от Т2 до Гг. В этих случаях средний коэффициент работоспособности тепла [c.34]

    Как было показано [формулы (1.31) и (1.33)], удельная затрата работы (эксергии) в идеальной системе трансформации тепла равна по абсолютному значению коэф4)н-циенту работоспособности тепла т .

Поэтому по значению коэффициента работоспособности тепла Хс.и теплоотдатчика можно всю область низких температур разделить на ряд зон, характеризующихся существ(ш-но различными удельными эксер е-тическими затратами.

[c.36]

    Как видно из данных табл. 1.1, абсолютное значение коэффициента работоспособности тепла т,. в пределах каждой зоны, за исключением зон кондиционирования воздуха и ультранизких температур, из.меняет-С 1 в 10 раз.

Во столько же раз увеличиваются удельные эксергетичес-кпе затраты в идеальной рефрижераторной установке при изменении температуры Тц теплоотдатчика в лутри каждой зоны от верхнего до нижнего предела. [c.

37]

    Таким образом, Аэц представляет собой приращение удельного р асхода эксергии в идеальной рефрижераторной установке при измененип температуры теплоотдатчика на Д7н. Отрицательный знак правой части уравнений (1.48а) и (1.486) показывает, что при снижении температуры теплоотдатчика удельный расход эксергии на выработку холода возрастает. [c.38]

    Как видно из уравнения (1.48а), величина (дэн1дТн)тв обратно п])0-порциональна квадрату абсолютной температуры теплоотдатчика. Особенно резко изменяется дэ 1дТи в области низких значений Т . Вблизи абсолютного пуля дэ 1дТа стремится к бесконечности. [c.38]

    При постоянной температуре 7 н=сопз1 теплоотдатчика темп изменения удельного расхода эксергии в идеальной рефрижераторной системе при изменении температуры 7в теплоприемника представляет собой первую производную yдeJ[ь-ной затраты работы Эн по Тв-На основе уравнения (1.31) [c.38]

    Так как в рефрижераторных установках класса R отношение 7 в/7 н>1, то из уравнения (1.

50) следует, что в идеальных системах приращение удельного расхода эксергии Аэ 1кТц от изменения температуры теплоотдатчика ДГ больше приращения удельного расхода эксергии Лэп/ЛГв на такую же величину изменения температуры теплоприемника ДГв- При этом с понижением TeMinepaiypbi Та теплоотдатчика (объекта охлаждения) [c.38]

Источник: https://www.chem21.info/info/366011/

Biz-books
Добавить комментарий