Файл: Ервое высшее техническое учебное заведение россии министерство образования и науки российской федерации.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 79
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
П
ЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Санкт-Петербургский горный университет»Кафедра общей и технической физикиРАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТАПо дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)Тема работы: Термодинамика. Реальные газы Выполнил: студент гр. (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)Проверилруководитель работы: Доцент Смирнова Н. Н. (должность) (подпись) (Ф.И.О.)Санкт-Петербург20201. Формулировка заданияВариант 3Газ (H2) в количестве 0,30 кг, занимавший при температуре T1=100 К, объем V1= 0,2 л, расширяется изотермически до объема V2= 0,5 л. Определить начальное давление газа, работу при расширении, изменение внутренней энергии газа и количество поглощенной теплоты. Рассчитать постоянные Ван-дер-Ваальса a и bдля хлора, используя значения критических параметров и сравнить с данными таблицы (приложение 8). Критическая температура равна 33,24 К, критическое давление 1,30 МПа.2. Теоретические основы работыЯвление, изучаемое в РГР – изотермическое расширение реального газа.Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин, касающихся данной работыРеальный газ – газ, свойства которого, зависят от взаимодействия молекул.Газ – агрегатное состояние вещества, в котором его атомы или молекулы не связаны силами взаимодействия и заполняют весь предоставленный им объём.
Идеальный газ – это теоретический газ, состоящий из множества случайно движущихся точечных частиц, не подверженных межчастичным взаимодействиям.Температура – мера теплового хаотичного движения молекул макроскопической системы.Давление – физическая величина, характеризующая состояние сплошной среды и численно равная силе F,действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности.Объём - количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.Концентрация вещества - физическая величина, равная отношению массы веществаmк молярной массе M этого вещества.Масса тела – физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая её инерционные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства.Потенциальная энергия взаимодействия – скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил.Изотермический процесс – термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре.Критические параметры – значения давления, объёма и температуры в критической точке.Внутренняя энергия – это сумма кинетической энергии хаотичного теплового движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.Работа газа – результат взаимодействия системы с внешними объектами, в результате чего изменяются параметры системы.Количество теплоты – это скалярная физическая величина, которая равна изменению внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения механической работы.Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессыПервое начало термодинамики: количество теплоты, полученное системой, идет на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.
где d’Q - количество сообщённой телу (системе) теплоты, ДжdU - изменение внутренней энергиитела (или системы), Джd’A – работа, совершаемая телом (системой), ДжУравнение Менделеева-Клапейрона
Уравнение состояний реального газа (уравнение Ван-дер-Ваальса).
Изменение внутренней энергии реального газа.
Работа изотермического расширения газа, вычисляется по формуле
Формулы для определения поправок Ван-дер-Ваальса
Пояснения к физическим величинам, входящим в формулы, и единицы их измеренияa – поправка, учитывающая силы притяжения между молекулами, b – поправка на собственный объём молекул, учитывающая действие сил отталкивания между молекулами, – количество поглощённой теплоты, – изменение внутренней энергии
По справочным данным .
.Найдём поправки Ван-дер-Ваальса согласно формулам (7), (8) и (9). Для молекулы H2d= мТак как , то изотерма азота в координатах практически не отличается от изотермы идеального газа.Найдем теоретические поправки Ван-дер-Ваальса согласно формулам (8),(9), (10) и (11)и справочным даннымСравним значение поправок Ван-дер-Ваальса, полученных при помощи формул (4) и (5) и при помощи формул (6)Расхождение с теоретическими поправкамиЗапишем уравнение давления газа в момент 1, преобразовав уравнение Ван-дер-Ваальса.Количество водорода: .Знак минус перед значением давления в начале процесса означает наличие только внутреннего давления.Работа изотермического расширения газа по формуле (5).Изменение внутренней энергии молей водорода: =
Согласно первому началу термодинамики имеем: .Проверка размерности
ЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Санкт-Петербургский горный университет»Кафедра общей и технической физикиРАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТАПо дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)Тема работы: Термодинамика. Реальные газы Выполнил: студент гр. (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)Проверилруководитель работы: Доцент Смирнова Н. Н. (должность) (подпись) (Ф.И.О.)Санкт-Петербург20201. Формулировка заданияВариант 3Газ (H2) в количестве 0,30 кг, занимавший при температуре T1=100 К, объем V1= 0,2 л, расширяется изотермически до объема V2= 0,5 л. Определить начальное давление газа, работу при расширении, изменение внутренней энергии газа и количество поглощенной теплоты. Рассчитать постоянные Ван-дер-Ваальса a и bдля хлора, используя значения критических параметров и сравнить с данными таблицы (приложение 8). Критическая температура равна 33,24 К, критическое давление 1,30 МПа.2. Теоретические основы работыЯвление, изучаемое в РГР – изотермическое расширение реального газа.Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин, касающихся данной работыРеальный газ – газ, свойства которого, зависят от взаимодействия молекул.Газ – агрегатное состояние вещества, в котором его атомы или молекулы не связаны силами взаимодействия и заполняют весь предоставленный им объём.
Идеальный газ – это теоретический газ, состоящий из множества случайно движущихся точечных частиц, не подверженных межчастичным взаимодействиям.Температура – мера теплового хаотичного движения молекул макроскопической системы.Давление – физическая величина, характеризующая состояние сплошной среды и численно равная силе F,действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности.Объём - количественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.Концентрация вещества - физическая величина, равная отношению массы веществаmк молярной массе M этого вещества.Масса тела – физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая её инерционные (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства.Потенциальная энергия взаимодействия – скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил.Изотермический процесс – термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре.Критические параметры – значения давления, объёма и температуры в критической точке.Внутренняя энергия – это сумма кинетической энергии хаотичного теплового движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.Работа газа – результат взаимодействия системы с внешними объектами, в результате чего изменяются параметры системы.Количество теплоты – это скалярная физическая величина, которая равна изменению внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения механической работы.Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессыПервое начало термодинамики: количество теплоты, полученное системой, идет на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.
| d’Q = dU + d’A | (1) |
 | (2) |
Уравнение состояний реального газа (уравнение Ван-дер-Ваальса).
 | (3) |
 | (4) |
 | (5) |
 | (6) |
 | (7) |
 | (8), (9) |
 | (10), (11) |
– работа газа,
– давление,
– объём
– молярный объём
– температура, 
– универсальная газовая постоянная, 
– молярная масса газа, 
– масса газа, 
– молярная теплоёмкость газа, 
– объём газа после расширения 
– объём газа до расширения
Решение
| Дано: m(H2)=0,30 кг Т= 100 К V1=0,2 л V2=0,5 л |
 ,  ,  , |
.Найдём поправки Ван-дер-Ваальса согласно формулам (7), (8) и (9). Для молекулы H2d= мТак как , то изотерма азота в координатах практически не отличается от изотермы идеального газа.Найдем теоретические поправки Ван-дер-Ваальса согласно формулам (8),(9), (10) и (11)и справочным даннымСравним значение поправок Ван-дер-Ваальса, полученных при помощи формул (4) и (5) и при помощи формул (6)Расхождение с теоретическими поправкамиЗапишем уравнение давления газа в момент 1, преобразовав уравнение Ван-дер-Ваальса.Количество водорода: .Знак минус перед значением давления в начале процесса означает наличие только внутреннего давления.Работа изотермического расширения газа по формуле (5).Изменение внутренней энергии молей водорода: =
Согласно первому началу термодинамики имеем: .Проверка размерности