ZADANIA DLA STUDENTÓW WYDZ. ELEKTRYCZNEGO
kier. Elektrotechnika – sem.II 2010/2011
Zestaw 5
Zagadnienia do przygotowania.
1. Równanie stanu gazów.
2. Funkcje termodynamiczne.
3. I i II zasada termodynamiki.
Zadania.
1. Naczynie z gazem zostało rozdzielone ruchomą przegrodą na dwie części, V
2
w stosunku objętości
1 =
. Temperatura gazu w objętości mniejszej jest równa V 2 3
T =450 K
=540 K
1
, w objętości większej T 2
. Jaki będzie stosunek objętości, jeżeli
temperatury wyrównają się. Ścianki naczynia nie przewodzą ciepła, wyrównanie temperatur może się odbyć tylko przez przegrodę.
2. Gaz podlega przemianie w której ciśnienie rośnie o k %, objętość maleje o l %. Jak zmieni się temperatura gazu.
3. Do gazu doskonałego dostarczono 1⋅103 J ciepła, wskutek czego gaz rozprężył się izobarycznie. Obliczyć pracę wykonaną przez gaz w tym procesie. Ciepło molowe gazu 3
wynosi C = R
V
, gdzie R - stała gazowa.
2
4. Gaz doskonały o wykładniku adiabaty =1,4 poddano izobarycznemu rozprężaniu, przy ciśnieniu p=200 kPa takim, że jego objętość wzrosła o V =0,5 m 3 . Oblicz ciepło pobrane przez gaz, pracę wykonaną przez gaz i zmianę jego energii wewnętrznej.
5. W naczyniu z ruchomym tłokiem znajduje się m = 36 g wodoru ( = 2 kg/kmol) o temperaturze t1 = 27oC pod ciśnieniem p1 = 4 atm. (atm. - atmosfera fizyczna). Podczas sprężania wodoru do jednej trzeciej początkowej objętości (V2 = V1/n, n = 3) trzeba było wykonać pracę W = 1,5x105 J, odprowadzając jednocześnie do chłodnicy = 6x104 J
W − ∆ Q
ciepła. Obliczyć temperaturę i ciśnienie wodoru po sprężeniu. {T2 = T1 +
µ , C
mC
v =
v
5R/2, R = 8,3x103 J/kmol K, p2 = p1T2 n/T1}
6. Doskonały silnik termodynamiczny pobiera ze źródła w jednym cyklu ciepło Q=20J i wykonuje pracę użyteczną W =6 kJ . Ile wynosi sprawność tego silnika.
7. Doskonały silnik termodynamiczny pracuje wykonując cykl Carnota. Temperatura źródła ciepła dla tej maszyny wynosi T =700 K
=500 K
1
, a temperatura chłodnicy T 2
, przy
czym chłodnica tego silnika jest źródłem ciepła dla drugiego silnika. Obliczyć stosunek
sprawności obu silników cieplnych
1
. Różnica temperatur między źródłem ciepła i
2
chłodnicą dla obu maszyn jest taka sama.