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.