Создан заказ №3869745
21 апреля 2019
Смесь состоящая из m1 кг азота и m2 кг кислорода с начальными параметрами р1=1МПа и Т1=1000 К расширяется до давления р2
Как заказчик описал требования к работе:
на стр 11 задания. 1,2 и 3.
Номер варианта или последняя цифра зачетной книжки - 3.
Расчетные данные подробно.
Указать в системе единиц - СИ
Фрагмент выполненной работы:
Смесь, состоящая из m1 кг азота и m2 кг кислорода с начальными параметрами
р1=1МПа и Т1=1000 К расширяется до давления р2. Расширение может осуществлять ся по изотерме, адиабате и политропе с показателем n.
Дано:
m1 = 4,0 кг, m2 = 6,0кг, р2 = 0,33 МПа, n = 1,15.
Определить газовую постоянную смеси, её молярную массу, начальный объем, конечные параметры смеси, работу расширения и теплоту, участвующую в процессе. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Представить сводную таблицу результатов и ее анализ. Показать процессы в p, v и T, S – диаграммах.
Ответить на вопросы: 1) Какие процессы называются обратимыми; 2) Какой вид имеет уравнение первого начала термодинамики для изохорного и изотермического процессов? 3) Как изменяется температура газов при изобарном расширении?
Решение:
Из таблицы 2.1[1], находим удельные газовые постоянные компонентов смеси:
RO2=259,8Дж/(кг*К); RN2= 296,8 Дж/(кг*К). Находим по формуле (3.3) [1], газовую постоянную смеси R, через массовы доли компонентов:
gN2= m1/(m1+ m2) = 4/(4+6) =0,4; gО2= m2/(m1+ m2) = 6/(4+6) =0,6, где
m= m1+ m2 = 4+6 = 10,0кг.
R = gN2·RN2 + gО2·RO2 = 0,4·296,8 + 0,6·259,8 = 274,6 Дж/(кг*К).
Молярную массу смеси определяем по формуле (3.7) [1]:
М = 8314,2/R = 8314,2/274,6 = 30,28·10-3кг/моль.
Начальный объем смеси определим из уравнения состояния идеальногоо газа
(Клайперона-Менделеева):
V1 = mRT1/p1= 10·274,6·1000/1,0·106 = 2,746 м3.
А. Изотермический процесс расширения (T= сonst)
Для него справедливо: T2= T1 = T = 1000К; p2 = 0,33 МПа (задано).
V2 = mRT2/p2= 10·274,6·1000/0,33·106 = 8,32м3.
По формуле (7.12)[1], находим теплоту, участвующую в процессе:
Q = mRTln(p1/p2) = 10·274,6·1000·ln(1,0/0,33) = 3044388 Дж = 3044,39 кДж.
Работа расширения равна: L = Q = 3044,39 кДж.
Изменение энтропии равно:
ΔS = s1 - s2 = m·R·ln(p1/p2) = 10·274,6·ln(1,0/0,33) = 3044,4 Дж/К.
‘
Б. Адиабатический процесс (Q = сonst)
Примечание. Считаем, раз конкретно в условии задачи не оговорено, что массовые теплоемкости (изохорные и изобарные) - не зависят от температуры. Тогда соглас- но табл.6.1[1], для двухатомных газов, имеем: Сmv =20,8 Дж/(моль·К) и
Сmр =29,1 Дж/(моль·К и показатель адиабаты равен: k = Сmр/Сmv = 29,1/20,8 = 1,40.
Из уравнения адиабаты вытекают следующие соотношения:
T2= T1/(p1/p2) (k-1)/k = 1000/(1,0/0,33)(1,4 -1)/1,4 = 728,3K
V2 = mRT2/p2= 10·274,6·728,3/0,33·106 = 6,06 м3, Q = 0, ΔS = 0.
По формуле (7.16)[1], находим:
L = m[R/(k-1)]·(T1 - T2 ) =10[274,6/(1,4-1)]·(1000 - 728,3) =1865220Дж = 1865,22 кДж
В. Политропный процесс (n = 1,15)
Из уравнения политропы вытекают следующие соотношения:
T2= T1/(p1/p2) (n-1)/n = 1000/(1,0/0,33)(1,15 -1)/1,15 = 865,8K.
V2 = mRT2/p2= 10·274,6·865,8/0,33·106 = 7,205 м3,
По формуле (7.23)[1], находим:
L = m[R/(n-1)]·(T1 - T2 ) =10[274,6/(1,15-1)]·(1000 - 865,8) =2456754Дж = 2456,75 кДж
Теплоту Q, участвующую в процессе, можно определить по формуле:
Q = L·(k-n)/(k-1)= 2456,75·(1,4-1,15)/(1,4 - 1) =1535,47 кДж.
Изменение энтропии, согласно формулы (7.28)[1), равно:
ΔS = s1 - s2 = m·Сv ·[(n-k)/(n-1)]·ln(T2/T1),
где Сv = Сmv/М = 20,8/30,28·10-3 = 686,9 Дж/(кг·К) - удельная массовая теплоем - кость при постоянном объеме.
ΔS = 10·686,9·[(1,15 -1,4)/(1,15 -1)]·ln(865,8/1000) = 1650,0 Дж/К.
Результаты расчетов сводим в одну таблицу.
Процесс р1, МПа р2, МПа V1, м3 V2, м3 Т1, К Т2, К Q,кДж L,кДж
изотермический 1,0 0,33 2,746 8,32 1000 1000 3044,39 3044,39
адиабатический 1,0 0,33 2,746 6,06 1000 728,3 0 1865,22
политропный 1,0 0,33 2,746 7,205 1000 865,8 1535,47 2456,75
Из анализа сводной таблицы можно сделать вывод, что наименьший объем и тем- пературу в конечном состоянии имеет место в адиабатическом процессе расширения. Политропный процесс по этим и другим параметрам (Q и L), занимает промежуточное место между изотермическим и адиабатическим процессам.
Вопрос 1
Какие процессы называются обратимыми?
Обратимый процесс — равновесный термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии, и в окружающей среде не остается макроскопических изменений...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
22 апреля 2019
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Смесь состоящая из m1 кг азота и m2 кг кислорода с начальными параметрами
р1=1МПа и Т1=1000 К расширяется до давления р2.docx
2019-04-25 07:18
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Отличная работа в группе одна такая, преподаватель похвалил! Большое спасибо автору! Всем рекомендую и сама ни раз еще обращусь!
Хочешь такую же работу?
300 ₽
