38

powoli otwierany, tak że gaz przepływa do cylindra do momentu wyrównania ciśnień po obu stronach zaworu. Temperatura gazu w zbiorniku wynosi w tym momencie 273 K. Wyznaczyć temperaturę gazu w cylindrze zakładając, że nie istnieje wymiana ciepła pomiędzy gazem a ściankami oraz pomiędzy zbiornikiem i cylindrem. Przyjąć wykładnik adiabaty równy 1,4.

Odpowiedź: 265 K.

Zadanie 2.13

Do idealnie zaizolowanego zbiornika o stałej objętości, w którym znajdują się 2 kmol tlenu o temperaturze początkowej 27°C dołączono grzejnik elektryczny o mocy 5 kW podgrzewający tlen zawarty w zbiorniku. Do zbiornika dopływa rurociągiem dodatkowo tlen o wydatku 0,12 kg/s i o temperaturze 20°C. Czas doprowadzania tlenu równy jest czasowi ogrzewania i wynosi 20 min. Obliczyć temperaturę końcową tlenu w zbiorniku.

Odpowiedź: 420,7 K.

Zadanie 2.14

Pneumatyczny podnośnik powietrzny składa się ze stalowego zbiornika o objętości 30 litrów oraz cylindra z tłokiem, na którym umieszczony jest podnoszony ciężar. Początkowo w cylindrze znajduje się 5 litrów powietrza

0    temperaturze 40°C i ciśnieniu 0,3 MPa, które utrzymuje tłok wraz z ciężarem na wysokości 1 m. Zbiornik gazu wymienia ciepło z otoczeniem tak, że temperatura powietrza w zbiorniku nie ulega zmianie i wynosi 30°C. Jaką masę powietrza należy doprowadzić do cylindra, by podnieść ciężar o jeden metr wyżej przy założeniu, że ścianki cylindra są adiabatyczne? Jaka jest końcowa temperatura gazu w cylindrze? Jaką ilość ciepła wymienił gaz w zbiorniku z otoczeniem? Założyć, że temperatura powietrza przepływającego pomiędzy zbiornikiem a wlotem do cylindra nie ulega zmianie.

Odpowiedź: 17,24 g; 308,07 K; 1,5 kJ.

Zadanie 2.15

Gaz doskonały, dla którego c_pjc_y = 4/3 znajduje się w zbiorniku pod stałym ciśnieniem 0,7 MPa i jego objętość właściwa jest stała, równa 0,3125nrVkg. Gaz jest używany do sterowania urządzeniem dźwigowym zawierającym cylinder z poruszającym się bez tarcia lekkim tłokiem. Zawór pomiędzy zbiornikiem i cylindrem początkowo zamknięty, został na chwilę otwarty i ponownie zamknięty. Początkowe wartości ciśnienia i objętości czynnika w cylindrze wynoszą 0,1 MPa i 0,003 m³, a końcowe 0,5 MPa

1    0,009 m³. Między stanem początkowym i końcowym czynnik poprzez tłok wykonuje pracę 2400 J. Pomijając wymianę ciepła z otoczeniem określić ilość gazu wprowadzonego do cylindra.

Odpowiedź: 0,187 kg.

38