Файл: Один моль идеального газа ( 1 моль) переходит из начального состояния 1 в конечное состояние 3 в результате двух изопроцессов 12 (изохорный) и 23 (изобарный).docx

Скачать файл (0,29Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Решение задач

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.01.2024

Просмотров: 26

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»
Архитектурно-строительный институт

(наименование института полностью)
Кафедра /департамент /центр¹

(наименование кафедры/департамента/центра полностью)

(код и наименование направления подготовки, специальности)

практическое задание №2
по учебному курсу «Физика 1»

(наименование учебного курса)
Вариант 9 (при наличии)

Студент
	^{(И.О. Фамилия)}
Группа

Преподаватель
	^{(И.О. Фамилия)}

Тольятти 2023

Задача 1

Один моль идеального газа (

=1 моль) переходит из начального состояния 1 в конечное состояние 3 в результате двух изопроцессов 1-2 (изохорный) и 2-3 (изобарный). Значения давления и объема газа в состояниях 1 и 3 равны соответственно Р1=2*10⁵Па, V1=20л, Р3=1*10⁵Па, V3=40л. Найти давление, объем, температуру газа в промежуточном состоянии 2. Изобразить процессы в координатах P-V, P-T, V-T.

_{Поскольку процесс 1-2 изохорный, то}

_{Поскольку процесс 2-3 изобарный, то}

_{Уравнение Менделеева – Клапейрона для второго состояния газа:}

- универсальная газовая постоянная.

Тогда Т2:

Аналогично для построения графика найдем температуру для остальных состояний:

Для построения графиков процессов запишем параметры газа в каждой точке.

В 1-й точке – Т1=481 К, р1=2*10⁵ Па, V1=20*10^-3 м³.

Во 2-й точке – Т2=240 К, р2=10⁵ Па, V2=20*10^-3 м³.

В 3- й точке – Т3=481 К, р3=10⁵ Па, V3=40*10^-3 м³.

Процесс в координатах P – V:

P-T:

V-T:

твет: Т2=240 К, р2=10⁵ Па, V2=20*10^-3 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 р1=10⁵ Па, V1=3*10^-3 м³, V2=9*10^-3 м³. Найти термический к.п.д. цикла.

_{КПД цикла:}

Где

- количество теплоты, переданное газу за цикл от нагревателя;

– количество теплоты, отданое газом за цикл холодильнику.

Работа газа при изобарном процессе вычисляется по формуле:

Подставим численные значения и произведём вычисления:

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

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

- степень свободы молекул двухатомного газа.

Находим разность второго и первого уравнений:

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

По первому закону термодинамики:

Подставим численные значения и произведём вычисления:

В адиабатном процессе

:

Для изотермического процесса 3 – 1

, по первому закону термодинамики, получаем:

Работа газа при изотермическом процессе вычисляется по формуле:

.

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

После подстановки, получаем:

Найдём объём азота

для третьего состояния.

Для изобарного процесса 1 – 2

.

Для изотермического процесса 3 – 1, имеем:

Для адиабатного процесса 2 – 3, получаем:

Где

- показатель адиабаты,

Подставим численные значения и произведём вычисления объём азота

для третьего состояния:

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: или 45,1%

Задача 3

Идеальный газ находится в однородном поле тяжести земли. Молярная масса газа М=29*10^-3кг/моль. Абсолютная температура газа меняется с высотой h по закону T(h)=T₀(1+ah). Найти давление газа Р на высоте h. На высоте h0=0 давление газа Р₀=10⁵Па. Т₀=250 К, а=10^-5м^-1., h=400 м.

По Закону Менделеева: