Opracował: dr inż. Jerzy Kuś

Teoria maszyn cieplnych

02. Równania stanu gazów rzeczywistych

- pytania

Substancje jednorodne chemicznie, fazy, procesy zmiany fazy

1. Czy lód wodny jest substancją jednorodną chemicznie? Dlaczego?
2. Jak jest różnica pomiędzy cieczą nasyconą, a cieczą przechłodzoną?
3. Jak jest różnica pomiędzy parą nasycona, a parą przegrzaną?
4. Czy jest jakaś różnica pomiędzy własnościami pary nasyconej przy danej tem-

peraturze, a parą zawartą w parze nasyconej mokrej przy tej samej temperatu-
rze?

5. Czy jest jakaś różnica pomiędzy własnościami nasyconej cieczy przy danej

temperaturze, a cieczą zawartą w parze nasyconej mokrej?

6. Czy jest prawdą, że przy wyższym ciśnieniu temperatura parowania wody jest

wyższa? Uzasadnij?

7. Czy jeśli ciśnienie substancji rośnie podczas procesu parowania, temperatura

także rośnie, czy też może utrzymuje się na stałym poziomie? Dlaczego?

8. Dlaczego, w obszarze pary nasyconej mokrej, temperatura i ciśnienie są zmien-

nymi zależnymi?

9. Jaka jest różnica pomiędzy punktem krytycznym, a punktem potrójnym?
10. Czy jest możliwe by woda parowała przy –10

o

C?

11. Głowa domu przygotowuje gulasz dla swojej rodziny w patelni (a) bez przy-

krycia, (b) z lekkim przykryciem i (c) z ciężkim przykryciem. W którym przy-
padku możemy skrócić czas gotowania?

12. Czym różni się proces parowania przy ciśnieniu nadkrytycznym, od procesu pa-

rowania przy ciśnieniu podkrytycznym?

Tablice własności

13. W jakiego rodzaju garnku, dana objętość wody wrze przy wyższej temperatu-

rze: wysokim i wąskim, czy niskim i szerokim?

14. Często, dokładnie dopasowana przykrywka i garnek (słoik), po gotowaniu

„przyklejają się” do siebie, i stają się bardzo trudne do otwarcia gdy garnek
ochłodzi się. Uzasadnij dlaczego to się zdarza i powiedz jak można otworzyć
przykrywkę?

15. Dobrze wiemy, że ciepłe powietrze w chłodnym otoczeniu unosi się. Rozważ-

my teraz mieszaninę ciepłego powietrza i benzyny powstającą w górnej części
zbiornika z benzyną. Jak myślisz, czy ta mieszanina będzie się unosić w chło-
dnym otoczeniu?

16. W Szkocji w 1775, dr William Cullen produkował lód usuwając powietrze z

naczynia z wodą. Podaj zasadę działania takiego urządzenia i zaproponuj spo-
sób zwiększenia wydajności procesu.

17. Czy ilość ciepła (energii) pochłoniętej przez 1kg nasyconej ciekłej wody od-

parowującej przy 100

o

C, będzie równa ilości ciepła (energii) uwalnianej z nasy-

conej pary skraplającej się przy 100

o

C.

18. Czy wybór stanu odniesienia przy określaniu własności substancji ma jakiś

wpływ na analizy termodynamiczne? Dlaczego?

19. Jakie jest fizyczne znaczenie entalpii

cg

i ? Czy można ją wyznaczyć znając

entalpie

c

i i

g

i ? Jak?

Opracował: dr inż. Jerzy Kuś

Teoria maszyn cieplnych

2/02

20. Co to jest stopień suchości pary nasyconej mokrej? Czy ma on jakieś znaczenie

w obszarze pary przegrzanej?

21. Który proces wymaga większej energii: całkowite odparowanie 1kg nasyconej

ciekłej wody przy ciśnieniu 1atm, czy całkowite odparowanie 1kg nasyconej
ciekłej wody przy ciśnieniu 8atm?

22. Czy

cg

i zmienia się wraz z ciśnieniem? Jak?

23. Czy stopień suchości pary mokrej nasyconej można wyrazić jako iloraz objęto-

ści zajętej przez parę i objętości całkowitej pary nasyconej mokrej?

24. Jak, przy braku tablic dla cieczy przechłodzonej, określana jest objętość właś-

ciwa cieczy przechłodzonej przy danym ciśnieniu i temperaturze?

Gaz doskonały

25. Propan i metan są powszechnie stosowane do ogrzewania w zimie, a wyciek

tych paliw, nawet przez krótki okres czasu, stanowi zagrożenie pożarowe dla
budynków. Jak myślisz, wyciek którego gazu stanowi większe zagrożenie poża-
rowe? Uzasadnij.

26. W jakich warunkach, założenia przyjmowane przy definiowaniu gazu

doskonałego, są odpowiednie dla gazów rzeczywistych?

Współczynnik ściśliwości

27. Jakie jest fizyczne znaczenie współczynnika ściśliwości

?

Z

28. Co to jest zasada stanów odpowiednich?

Inne równania stanu

29. Jakie jest fizyczne znaczenie dwóch stałych występujących w równaniu van der

Waals’a? Jak jest podstawa ich obliczania?

Pojemności cieplne właściwe, u

D i i

D gazów doskonałych

30. Czy zależność

T

mc

U

śr

v

D

=

D

,

ogranicza się tylko do procesów przy stałej obję-

tości, czy też można ją stosować dla innych procesów gazu doskonałego?

31. Czy zależność

T

mc

I

śr

p

D

=

D

,

ogranicza się tylko do procesów przy stałym ciś-

nieniu, czy też można ją stosować dla innych procesów gazu doskonałego?

32. Pokaż, że dla gazu doskonałego

.

u

v

p

R

c

c

+

=

33. Czy energia wymagana do ogrzania powietrza od 295 do 305K ma taką samą

wartość jak energia wymagana do ogrzania powietrza od 345 do 355K? Przyj-
mijmy, że ciśnienie w obu przypadkach ma taką samą wartość?

34. Jaka jest, w zależności

,

T

mc

U

v

D

=

D

poprawna jednostka

v

c - kJ/kg

×

o

C czy

kJ/kg

×K.

35. Stała ilość masy gazu doskonałego ogrzewana jest od 50 do 80

o

C, przy stałym

ciśnieniu (a) 1atm i (b) 3atm. Jak myślisz, w którym przypadku ilość potrzebnej
energii będzie większa? Dlaczego?

36. Stała ilość masy gazu doskonałego ogrzewana jest od 50 do 80

o

C, przy stałej

objętości (a) 1m

3

i (b) 3m

3

. Jak myślisz, w którym przypadku ilość potrzebnej

energii będzie większa? Dlaczego?

Opracował: dr inż. Jerzy Kuś

Teoria maszyn cieplnych

3/02

37. Stała ilość masy gazu doskonałego ogrzewana jest od 50 do 80

o

C (a) przy

stałym ciśnieniu i (b) przy stałej objętości. Jak myślisz, w którym przypadku
ilość potrzebnej energii będzie większa? Dlaczego?