Учебно-методический комплекс дисциплины «Молекулярная физика» (стр. 43 )

Решение:

Изобразим цикл Дизеля в координатах (Р, V):

                  Р 

                 

  Р2  2  3 

  Р4 

  4

  Р1  1

  0  V2  V3  V1  V

здесь процессы 1-2, 3-4 – адиабатические; процесс 2-3 – изобарный; процесс 4-1 – изохорный;

Коэффициент полезного действия определяется:

,                                                                 (1)

где  Q1 – количество теплоты, полученное системой (газом) на участке 2-3 изобарного расширения:

                                                                                       (2)

здесь СР - молярная теплоемкость при постоянном давлении, ,

Q2 - количество теплоты, отданное системой на участке 4-1 изохорного понижения давления:

                                                                                       (3)

здесь СV - молярная теплоемкость при постоянном объеме,  ,

УМКД 042-18-38.1.11/01-2013

Редакция № 1 от «11сентября»2013 г.

Страница 134 из 155

i – число степеней свободы молекулы газа,

R – универсальная газовая (молярная) постоянная (R = 8,31 Дж/мольК)

- количество молей вещества,

Т1, Т2, Т3, Т4 – температура соответствующих состояний.

(1) можно переписать с учетом (2) и (3) в виде:

.                                        (4)

Запишем уравнение адиабатического процесса через Т и V для участков перехода из состояния 1-2:

                                                       (5)

из состояния 3-4: 

.                                                        (6) 

       Из (5) имеем:

                                                                                       (7)

Разделив (5) на (6), получим:

                                                                                       (8)

или

                                                                       (9)

либо с учетом данных задачи можно записать:

                                                                                       (10)

далее:                                        

и                                                                                                (11)

Записывая уравнение изобарного процесса для участка перехода 2-3:

                                                                                               (12)

получаем:

                                                                                               (13)

и соответственно:

               ,                                         (14)

Подставляя полученные выражения в (4) и выполнив небольшие преобразования, находим для коэффициента полезного действия цикла Дизеля:

УМКД 042-18-38.1.11/01-2013

Редакция № 1 от «11сентября»2013 г.

Страница 135 из 155

                                (15)

Полученное выражение показывает, что основным фактором, определяющим экономичность двигателей, работающих по циклу Дизеля, является степень сжатия горючей смеси, с увеличением которой КПД возрастает. Также имеет значение степень предварительного расширения, уменьшение её приводит к повышению КПД цикла. Величина показателя адиабаты зависит от состава и качества топлива.

ответ:  .

Рассмотрите решение задач (Сборник задач по курсу общей физики под ред. вып.1989г) № 14-2,4,6,8,10

Тема:  Процессы переноса

Цель занятия: Закрепление навыков расчета характеристик явлений переноса, коэффициентов переноса

Повторите теоретический материал по теме занятия и ответьте на следующие вопросы:

- почему коэффициент теплопроводности не зависит от давления в случае, когда средняя длина свободного пробега значительно меньше линейных размеров сосуда?

- какая связь существует между коэффициентами теплопроводности и внутреннего трения?

- при каком разрежении газа коэффициент внутреннего трения убывает обратно пропорционально концентрации молекул газа?

- получите выражение для коэффициента диффузии и найдите его связь с другими коэффициентами переноса для нейтрального газа.

- как меняются коэффициенты переноса при изменении давления, если газ находится: а) в состоянии, далеком от технического вакуума; б) в состоянии технического вакуума?

- как изменяются коэффициенты переноса при изменении температуры, если газ находится: а) в состоянии, далеком от технического вакуума; б) в состоянии технического вакуума?

Рассмотреть решение задач  (Сборник задач по курсу общей физики под ред. вып.1989г.) № 12-3,8,13,16;

Тема: Реальные газы

Цель занятия: Закрепление основных понятий, сравнение характеристик газа для случая: газ идеальный, газ реальный. проанализировать структурные особенности явления переноса. Отработать навыки расчета характеристик явлений переноса в газе.

Повторить теоретический материал по теме занятия и ответьте на следующие вопросы: