Задача 1. Определить массу газа, находящегося в резервуаре объемом V. Известно, что давление газа в резервуаре, определенное по манометру, составляет pизб, а температура газа t. Барометрическое давление pатм.
Таблица 1.1 Исходные данные
Вариант | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
V, м 3 | 10 0 | 200 | 300 | 40 0 | 500 | |||||
t, °С | 10 | 20 | 30 | 20 | 30 | 10 | ||||
pизб, кг/см 2 | 15 | 10 | 5 | 20 | ||||||
pатм, мм Hg | 740 | 760 | ||||||||
природа газа | кислород | азот | воздух |
Следует помнить, что расчеты проводятся по абсолютному давлению, выраженному в Па.
Задача 2. Для заданного состава (табл. 1.2) сухих продуктов сгорания топлива (не содержащих водяные пары) найти кажущуюся молекулярную массу и газовую постоянную, парциальные давления каждого газа, а также удельный объем и плотность смеси при давлении pатм и температуре t.
Таблица 1.2 Исходные данные
Вариант | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
pатм, кПа | 98 | 100 | 102 | 1 05 | 102 | 1 00 | 98 | |||
t, ° C | 500 | 600 | 700 | 800 | 500 | 6 00 | 700 | |||
состав по массе, %: | ||||||||||
СО 2 | - | - | 17,9 | 15,1 | ||||||
О 2 | - | - | 7,6 | 15,4 | ||||||
N2 | - | - | 74,5 | 69,5 | ||||||
состав по объему, %: | ||||||||||
СО 2 | 12,3 | 10,4 | - | - | ||||||
О 2 | 7,2 | 14,6 | - | - | ||||||
N2 | 80,5 | 75,0 | - | - |
Задача 3. При нагреве некоторого количества газа при определенных условиях (табл. 1.3) температура газа повышается от t1 до t2. Определить количество теплоты, переданное газу в этом процессе, учитывая зависимость теплоемкости от температуры.
Таблица 1.3 Исходные данные
Вариант | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
природа газа | во здух | кисл ород | азот | водоро д | ||||||
условия нагрева | пост оянный объе м | посто янное давление | ||||||||
t1, °С | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
t2, ° C | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
количество газа | 2 кг | 2 м 3 | 2 кмоля |
Значения массовых и объемных теплоемкостей можно найти в справочной литературе или воспользоваться данными табл. 4 прил. 1, в которой приведены значения средних мольных изобарных и изохорных теплоемкостей. При этом для расчета массовых и объемных теплоемкостей следует использовать соотношения:
; 
;
; 
,
где 22,4 – объем одного киломоля газа при нормальных условиях, м3/кмоль; µcрm, µcvm – изобарная и изохорная мольные средние теплоемкости в интервале температур от 0 °С до t °С.
Следует найти теплоту, необходимую для нагрева газа от 0 °С до t1, а затем от 0 °С до t2. Их разница даст ответ на вопрос задачи.
Задача 4. М кг воздуха совершает цикл Карно в пределах температур t1 и t2, причем наивысшее давление составляет pmax, а наинизшее – pmin. Определить параметры воздуха в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты и термический КПД цикла. Изобразить цикл в координатах p-v.
Исходные данные взять из табл. 1.4.
Таблица 1.4 Исходные данные
Вариант | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
М, кг | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 4 | 5 |
t1, °С | 627 | 327 | 250 | |||||||
t2, °С | 27 | 27 | 30 | |||||||
pmax, МПа | 6 | 2 | 1 | |||||||
pmin, МПа | 0,1 | 0,11 | 0,12 |
Задача 5. Построить зависимость термического КПД от степени сжатия для цикла поршневого двигателя с подводом теплоты при v = const, для значений степени сжатия от 2 до 10 при k = 1,37.
