10 Политропные процессы

10.71 Смесь коксового газа с воздухом сжимается по политропе с показателем m=1,38; начальное давление р₁=0,1 МПа, начальная температура t₁=50 ºC.

Определить конечную температур и давление, если степень сжатия ε=4.

Ответ: t₂=276 ºC, р₂=0,68 МПа.

10.72 Воздух расширяется по политропе, совершая при этом работу, равную 270 кДж, причем в одном случае ему сообщается 420 кДж теплоты, а в другом – от воздуха отводится 92 кДж теплоты.

Определить в обоих случаях показатели политропы.

Ответ: m=0,78, m=1,54.

10.73 В процессе политропного расширения воздуху сообщается 83,7 кДж тепла.

Найти изменение внутренней энергии воздуха и произведенную работу, если объем воздуха увеличился в 10 раз, а давление его уменьшилось в 8 раз.

Ответ: ΔU=16,7 кДж, L=67,0 кДж.

10.74 Находящийся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания воздух при давлении р₁=0,09 МПа и t₁=100 ºС должен быть так сжат, чтобы конечная температура его поднялась до 650 ºС.

Определить, какое должно быть отношение объема камеры сжатия двигателя к объему, описываемому поршнем, если сжатие происходит по политропе с показателем m=1,3.

Ответ: V₂=0,0504V_h.

10.75 В газовом двигателе политропно сжимается горючая смесь [R=340 Дж/(кг·К] до температуры 450 ºС. Начальное давление смеси р₁=0,09 МПа, начальная температура t₁=80 ºC. Показатель политропы m=1,35.

Найти работу сжатия и степень сжатия.

Ответ: l=-360 кДж/кг, ε=7,82.

10.76 Определить, является ли политропным процесс сжатия газа, для которого параметры трех точек имеют следующие значения: р₁=0,12 МПа; t₁=30 ºС; р₂=0,36 МПа; t₂=91 ºС; р₃=0,54 МПа; t₃=116 ºС.

Ответ: процесс – политропный, m=1,2.

10.77 1 кг воздуха при давлении р₁=0,4 МПа и температуре t₁=100 ºC расширяется до давления р₂=0,1 МПа.

Найти конечную температуру, количество теплоты и совершенную работу, если расширение происходит: а) изохорно, б) изотермически, в) адиабатно и г) политропно с показателем m=1,2.

Ответ: а) t₂=-180 ºC, l=0, q=-202 кДж/кг; б) t₂=100 ºC, l=148,6 кДж/кг, q=202 кДж/кг; в) б) t₂=-22 ºC, l=87,7 кДж/кг, q=0; г) t₂=23 ºC, l=110,6 кДж/кг, q=55,3 кДж/кг.

10.79 0,01 м³ воздуха при давлении р₁=1 МПа и температуре t₁=25 ºС расширяется в цилиндре с подвижным поршнем до 0,1 МПа.

Найти конечный объем, конечную температуру, работу, произведенную газом, и подведенную теплоту, если расширение в цилиндре происходит: а) изотермически, б) адиабатно и в) политропно с показателем m=1,3.

Ответ: а) V₂=0,1 м³, t₂=25 ºС, L=23 кДж, Q=23 кДж; б) V₂=0,05 м³, t₂=-119 ºС, L=12 кДж, Q=0; в) V₂=0,06 м³, t₂=-98 ºС, L=14 кДж, Q=4 кДж.

10.80 Газ массой m имеет начальные параметры — давление р₁ и температуру t₁. После политропного изменения состояния газа объём его стал V₂ давление р₂. Определить начальный объем V₁, конечную температуру Т₂ газа, показатель политропы n, теплоёмкость процесса с, работу расширения газа L, изменение внутренней энергии ∆U и изменение энтропии ∆S. Определить эти же величины, если изменение состояния газа происходит по изотерме до того же значения конечного объёма V₂. Сделать и записать выводы по полученным расчётным данным. Показать процессы в p-V и T-s — диаграммах.

Контрольный вопрос. Каковы общая формулировка и математи­ческое определение первого закона термодинамики? Дайте определение и объясните физическую сущность величин, входящих в уравнение первого закона термодинамики.

Таблица 1 – Номера вариантов, включаемых в задание (задача) 1

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30.

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТГСХА