Файл: 20. 03. 01 Техносферная безопасность.docx

Скачать файл (0,32Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Решение задач

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.12.2023

Просмотров: 72

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»
Институт инженерной и экологической безопасности

(наименование института полностью)
20.03.01 Техносферная безопасность.

Противопожарные системы.

(код и наименование направления подготовки, специальности)

практическое задание №2
по учебному курсу «Физика. Механикка. Молекулярная физика.»

(наименование учебного курса)
Вариант 4

Студент	Д. А. Гаврилюк
	^{(И.О. Фамилия)}
Группа	ТБбп-2206а

Преподаватель	И. В. Мелешко
	^{(И.О. Фамилия)}

Тольятти 2023

Задача 1

Условие:

Один моль идеального газа переходит из начального состояния 1 в конечное состояние 3 в результате двух изопроцессов 1-2 и 2-3. Значения давления и объема газа в состояниях 1 и 3 равны соответственно P₁,V₁ и P₃,V₃. Найти давление, объем и температуру газа P₂, V₂, T₂ в промежуточном состоянии 2. Изобразить процессы в координатах P-V, P-T, V-T.
Дано: СИ:

Изохорный 1-2

Р₁=10⁵ Па

V₁=30 л 0,03 м³

Изотермический 2-3

Р₃=2*10⁵ Па

V₃=20 л. 0,02 м³

Найти:

_{Изобразить:}

P – V

P - T

V – T
Решение:

Поскольку процесс 1-2 изохорный, то

Поскольку процесс 2-3 изотермический, то Т₂=Т₃

_{Запишем уравнение Менделеева –Клапейрона для второго состояния газа:}

При изотермическом процессе:

Где

- универсальная газовая постоянная.

Подставим численные значения и произведём вычисления:

Для состояния 1 запишем уравнение Менделеева – Клапейрона:

Подставим численные значения и произведём вычисления:

Для состояния 3 запишем уравнение Менделеева – Клапейрона:

Т₃= 469 К

Для построения графиков процессов запишем параметры газа в каждой точке.

В 1-й точке -

Во 2-й точке -

В 3- й точке -

Изобразим процесс в координатах P – V.

Процесс в координатах P – V:

P-T:

V-T:

твет: Т₂= 469 К, P₂= 1,3*10⁵ Па, V₂= 0,03 м³.

Задача 2

Идеальный газ (N₂) совершает замкнутый цикл, состоящий из трех процессов 1-2 (изобарный), 2-3 (адиабатный), 3-1 (изотермический), идущий по часовой стрелке. Значения давления и объема газа в состояниях 1, 2 и 3 равны соответственно P_1,V_1,P_2,V₂и P_3,V_3. Найти термический к.п.д. цикла.

Дано: СИ:

Изохорный 1-2

P₁=10⁵ Па

V₁=3 л 3*10^-3м³= 0.003 м³

Изотермический 2-3

P₂=2*10⁵ Па

Изобарный 3-1

газ – N

₂

Найти:

Решение:

_{КПД цикла вычисляется по формуле:}

Где

- количество теплоты, переданное газу за цикл от нагревателя;

- количество теплоты, отданое газом за цикл холодильнику.

Работа газа при изохорном процессе равна 0.

Изменение внутренней энергии в процессе 1 – 2 вычисляется по формуле:

На основании первого закона термодинамики Q_1-2=∆U_1-2

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для процесса 1-2

Где

- универсальная газовая постоянная,

При изохорном процессе давление прямо пропорционально его абсолютной температуре.

Тогда

- степень свободы молекул двухатомного газа.

Учитывая, что для изотермического процесса 2 – 3

, по первому закону термодинамики, получаем:

Работа газа при изотермическом процессе вычисляется по формуле:

.

Согласно уравнению Менделеева – Клапейрона для третьего состояния газа, получаем:

После подстановки, получаем:

Найдём объём азота

для третьего состояния.

Для изобарного процесса 3-1

.

Для изотермического процесса 2 – 3, имеем:

Работа газа при изобарном процессе 3-1 вычисляется по формуле:

Подставим численные значения и произведём вычисления:

Изменение внутренней энергии в процессе 3-1 вычисляется по формуле:

Применим уравнение Менделеева - Клапейрона для первого и третьего состояний газа:

Находим разность второго и первого уравнений:

_{После подстановки в формулу изменения внутренней энергии, получаем:}

Вычисляем количество теплоты

, полученное газом в процессе 3-1, применяя первый закон термодинамики:

Подставим численные значения и произведём вычисления:

Количество теплоты, полученное газом за цикл от нагревателя:

Количество теплоты, отданое газом за цикл холодильнику:

Теперь вычисляем КПД цикла:

_Ответ:

Задача 3

Условие:

Идеальный газ находится в однородном поле тяжести Земли. Молярная масса газа М=29*10^-3 кг/моль. Абсолютная температура газа меняется с высотой h по закону T(h)=T₀(1+ah). Найти давление газа Р на высоте h. На высоте h=0 давление газа P₀=10⁵ Па.

Дано: