Основные параметры состояния (стр. 5 )

5.  Выразить давление, равное 100 кПа, в мм ртутного столба и в метрах водяного столба. Ответ: 752 мм рт. ст., 10,2 м вод. ст.

6.  Манометр, установленный на паровом котле, показывает давление 0,4 МПа. Чему равно давление пара в котле, если барометр показывает 94,4 кПа? Ответ: 0,4944 МПа.

7.  Какое давление испытывает водолаз на глубине 30 м ниже уровня моря, если плотность морской воды равна 1080 кг/м3, а давление атмосферного воздуха – 0,1 МПа? Ответ: 4,18 МПа.

8.  Для определения уровня жидкого топлива в цистерне в нее помещен воздушный колокол (рис.5). Воздух в этом воздушном колоколе, сжимаясь столбом топлива, передает давление манометру. Какова должна быть высота уровня топлива в цистерне, если плотность топлива 80 кг/м3, а показание манометра равно 13,3 кПа? Ответ: 1691 мм.

9.  Давление в конденсаторе паровой турбины 12 кПа. Давление атмосферного воздуха – 98,4 кПа. Чему равно разрежение в конденсаторе? Ответ: 86,4 кПа.

10.  Ртутный вакуумметр, присоединенный к конденсатору, показывает 620 мм рт. ст. Показание ртутного барометра – 770 мм рт. ст. Найти давление в конденсаторе. Ответ: 19,95 кПа.

Законы идеальных газов

Уравнение Менделеева – Клапейрона

11.  Для автогенной сварки привезен баллон кислорода вместимостью 100 л. Найти массу кислорода, если его давление 10,8 МПа при температуре 17°С. Наружное давление 100 кПа. Ответ: 14,467 кг.

12.  В баллоне массой 117 кг и вместимостью 100 л содержится кислород при температуре 20°С. Определить давление кислорода в баллоне, если масса порожнего баллона 102 кг. Ответ: 11,42 МПа.

13.  Давление кислорода в баллоне вместимостью 100 л равно 883 кПа при температуре 20° С. Определить массу кислорода, который нужно подкачать в баллон, чтобы повысить давление в нем до 10,2 МПа при температуре 70° С. Наружное давление 101 кПа. Ответ: 10,267 кг.

14.  Определить массу воздуха, израсходованного на пуск дизеля в ход, если известно, что вместимость пускового баллона 200 л, температура в машинном отделении ( и воздуха в баллоне) 20° С. Давление воздуха в баллоне до пуска в ход дизеля 2,26 МПа, после пуска 1,86 МПа, атмосферное давление 101 кПа. Ответ:0,951 кг.

15.  По трубопроводу протекает кислород при температуре 127°С и давлении 294 кПа. Найти массовый расход кислорода, если объемный расход его составляет 10 м3/мин. Ответ: 28,29 кг/мин.

16.  Найти объем 1 кмоль газа при давлении 0,5 МПа и температуре 30°С. Ответ: 5,036 м3 .

17.  Найти при нормальных условиях (при давлении 101325 Па и температуре 0°С) плотность кислорода, азота и аммиака. Ответ: rO2 = 1,429 кг/м3, rN2 = 1,251 кг/м3, rNH3 = 0,760 кг/м3.

Смеси жидкостей, газов и паров

Газовые смеси. Закон Дальтона

18.  Найти относительную молекулярную массу смеси, состоящей из 5 кг CO2 и 3 кг O2 . Ответ: 38,58.

19.  Имеется смесь, состоящая из углекислого газа массой 6 кг и азота массой 2 кг. Найти массовые доли компонентов смеси. Ответ: wCO2 = 75%; wN2 = 25%.

20.  Газовая смесь состоит из углекислого газа, азота и кислорода, массы которых соответственно равны 2, 1 и 0,5 кг. Найти плотность и объем смеси при температуре 27°С и давлении 147 кПа. Ответ: r = 2,133 кг/м3; V = 1,641 м3 .

21.  Найти удельную газовую постоянную смеси газов, состоящей из 6,67% водорода и 93,33% угарного газа, а также удельный объем этой смеси при давлении 100 кПа и температуре 0°С. Ответ: 554,1 Дж/(кг К); v = 1,513 м3/кг.

22.  До какого давления нужно сжать смесь массой 8 кг, состоящую из 18% углекислого газа, 12% кислорода и 70 % азота, чтобы при температуре 180°С она занимала объем 4 м3 ? Ответ: 2,47 МПа .

23.  Горючая смесь газового двигателя состоит по объему из 8 частей воздуха и 1 части светильного газа. Найти удельную газовую постоянную и плотность смеси при давлении 0,1 МПа и температуре 15°С, если светильный газ состоит из следующих объемных частей: 48,5% водорода; 39,5% метана; 7% угарного газа и 5% азота. Ответ: R0 = 308,2 Дж/(кг×К); r = 1,126 кг/м3.

24.  Объемные доли сухих продуктов сгорания (т. е. не содержащих водяного пара) следующие: хCO2 =0,123; хO2 = 0,072;хN2 =0,805. Найти удельную газовую постоянную, плотность и удельный объем продуктов сгорания, если их давление 0,1 МПа, а температура 800°С. Ответ: R0 = 274,7 Дж/(кг× К); v = 2,947 м3/кг; r =0,339 кг/м3.

25.  Газовая смесь задана следующими молярными долями: хCO2 =0,04; хСО = 0,1;хN2 =0,03; хН2 = 0,45; хСН4 = 0,35; хС2Н4 = 0,03. Давление смеси 90 кПа. Найти удельную газовую постоянную смеси и парциальное давление метана, а также плотность смеси при нормальных условиях. Ответ: R0 = 652,3 Дж/(кг×К); рСН4 = 31,5 кПа; r =0,569 кг/м3.

26.  Найти массу продуктов сгорания топлива состава: nCO2 = 789 моль; nН2О = 67,4 моль; nО2 = 96,2 моль; nN2 = 787,3 моль. Ответ: 61,052 кг.

27.  Продукты сгорания нефти имеют следующий состав в молях: nН2О = 66; nО2 = 70; nN2 = 660; nCO2 = 70. Найти удельную газовую постоянную и удельный объем смеси при нормальных условиях. Ответ: R0 = 288 Дж/(кг× К); v = 0,776 м3/кг.

Теплоемкость

Нахождение истинных и средних теплоемкостей

Теплоемкость смесей

28.  Найти средние удельные изохорную и изобарную теплоемкости кислорода в интервале температур 1600 ¸ 1200 °С. Ответ:  = 0,778 кДж/(кг×К), = 1,0651 кДж/(кг×К).

29.  Найти среднюю молярную изохорную теплоемкость кислорода при нагревании его от 0 до 1000°С. Ответ: 23,02 кДж/(моль×К).

30.  В помещении размером 6х5х3 м температура воздуха 27°С при давлении 101 кПа. Найти, какое количество теплоты нужно отвести от этого воздуха, чтобы понизить его температуру до 17°С при том же давлении. Средняя удельная изобарная теплоемкость воздуха равна 1,004 кДж/(кг×К). Массу воздуха в помещении условно принять постоянной. Ответ: -1,06 МДж.

31.  Состав отработавших газов двигателя внутреннего сгорания в молях следующий: nCO2 = 74,8 ; nH2O = 68; nO2 = 119 ; nN2 = 853. Найти количество теплоты, выделяемой при понижении их температуры от 380 до 20°С при постоянном давлении. Ответ: -12,17 МДж.

Термодинамические процессы газов

32.  Какое количество теплоты нужно сообщить углекислому газу, содержащемуся в баллоне вместимостью 0,8 м3, для повышения давления от 0,1 до 0,5 МПа, принимая =838 Дж/(кг× К)? Ответ: 1,42 МДж.

33.  К воздуху в баллоне вместимостью 100 л при давлении 0,3 МПа и температуре 15°С подводится теплота в количестве 148,8 кДж. Найти конечные температуру и давление воздуха в баллоне, если =752 Дж/(кг× К). Ответ: t2= 560°С, p2 = 0,87 МПа.

34.  В пусковом баллоне дизеля находится воздух под давлением 2,4 МПа и при температуре 500 К. Найти давление в баллоне при охлаждении воздуха в нем до 15°С и количество выделенной при этом теплоты, если вместимость баллона 0,5 м3, а =726 Дж/(кг× К). Ответ: Q12 = 1,3 МДж, p2 = 1,38 МПа.

35.  Воздуху сообщается 42 кДж теплоты при постоянном давлении. Найти совершенную при этом работу, если = 1,01 кДж/(кг× К). Ответ: 11,9 кДж.