1730041
столько раз учителя, ученики и родители
посетили сайт «Инфоурок»
за прошедшие 24 часа
Добавить материал и получить бесплатное
свидетельство о публикации
в СМИ №ФС77-60625 от 20.01.2015
V ЮБИЛЕЙНЫЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ КОНКУРС
ИнфоурокДругоеДругие методич. материалыПрактическая работа по основам термодинамики на тему "Термодинамические процессы изменения состояния рабочего тела"

Практическая работа по основам термодинамики на тему "Термодинамические процессы изменения состояния рабочего тела"

библиотека
материалов

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА №3

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ И ТЕПЛОТЕХНИКИ»


Тема 1.5 «Термодинамические процессы изменения состояния рабочего тела»


Практическая работа №3

Тема: «Решение задач на изменение состояния газов. Расчет термодинамических процессов»


Цель: Сформировать навыки решения задач на изменение состояния газов, расчета термодинамических процессов.

Литература:

  1. В.Г. Ерохин, М.Г. Маханько «Сборник задач по основам гидравлики и теплотехники», М.: «Энергия», 1979, стр. 54-59

  2. С. Квон, М.Альжанов Основы термодинамики и теплотехники, учебник- М: «Фолиант», 2010

Оборудование и принадлежности: инструкционная карта, калькулятор, справочные таблицы.


    1. Общие сведения


При исследовании термодинамических процессов используются уравнение состояния идеальных газов и математическое выражение первого закона термодинамики.

При изучении термодинамических процессов идеальных газов требуется:

1) определить уравнение кривой процесса в pv-диаграмме;

2) установить связь между термодинамическими параметрами;

3) определить изменение внутренней энергии рабочего тела по формуле, справедливой для всех процессов идеального газа,

(1.5.1)

4) определить величину внешней (термодинамической) удельной работы по формуле

(1.5.2)


5) определить количество теплоты, участвующей в термодинамическом процессе, по формуле

(1.5.3)


где cx – теплоёмкость процесса;

6) определить изменение энтальпии в термодинамическом процессе по формуле

(1.5.4)


7) определить изменение энтропии в термодинамическом процессе по формуле, справедливой для всех процессов идеального газа,


(1.5.5)


В общем случае любые два термодинамических параметра из трех могут изменяться произвольно. Изучение работы тепловых машин показывает, что наибольший интерес для практики представляют следующие основные процессы: при постоянном объеме (V=const); при постоянном давлении (р=const); при постоянной температуре (Т=const); при dq=0 (процесс, протекающий без теплообмена рабочего тела с окружающей средой); политропный процесс, который при определенных условиях можно рассматривать в качестве обобщающего по отношению ко всем основным процессам.

Чтобы получить обобщенные и простые формулы, уравнения первого закона термодинамики рассматриваются для 1 кг идеального газа.

Изохорный процесс (v = const)

Такой процесс может совершаться рабочим телом, находящимся в цилиндре при неподвижном поршне, если к рабочему телу подводится теплота от источника теплоты или отводится теплота от рабочего тела к холодильнику.

Приращение внутренней энергии газа

Работа газа , так как dv=0.

Изменение энтальпии

Энтропия 


Изобарный процесс (p=const)

Приращение внутренней энергии газа 

Работа газа 

Энтропия газа


Изотермический процесс (T=const)

Приращение внутренней энергии газа

Работа газа

Теплота, подводимая в процессе

Изменение энтальпии газа Δi=Δu+Δ(p·v)=0.

Изменение энтропии газа


Адиабатный процесс

Адиабатный процесс – это процесс, при котором рабочее тело не обменивается теплотой с окружающей средой (dq=0).

Приращение внутренней энергии газа

Работа газа в адиабатном процессе выполняется за счёт его внутренней энергии. Так как в адиабатном процессе отсутствует обмен теплотой с окружающей средой, то в соответствии с первым законом термодинамики имеем l+Δu=0 или l=-Δu. Поэтому

Изменение энтальпии газа в адиабатном процессе


cv

кДж/кмоль К

cр

кДж/кмоль К

Одноатомные

12,56

20,93

Двухатомные

20,93

29,31

Трех- и многоатомные

28,31

37,68


  1. Задание: Используя изученные законы, решите по своему варианту следующие задачи:


    1. В процессе расширения с подводом q=(120 + вар.) кДж теплоты 1 кг воздуха совершает работу, равную l = (90 + вар.) кДж. Определить изменение температуры воздуха в процессе, пренебрегая зависимостью теплоемкости от температуры и считая, что воздух является двухатомным газом.

Задача решается в соответствии с первым началом термодинамики:

для одного килограмма рабочего тела


q = u + l, где u =cv*t, cv = cv /


    1. В процессе расширения к 1 кг кислорода подводится q=(200 + вар.) кДж теплоты. Какую работу l совершит при этом газ, если в результате процесса температура его понизится на (95 + 0,1*вар.) 0С? Зависимость теплоемкости от температуры не учитывать.

Задача решается в соответствии с первым началом термодинамики:

для 1 кг рабочего тела


q = u + l, где u =cv*t , cv = cv /


    1. Определить изменение температуры (10 + 0,1*вар.) кг нефтяного масла при его нагревании и перемешивании, если известно, что количество подводимой теплоты Q = 200 + вар. кДж и работа перемешивания L = (36 + вар.) кДж. Теплоемкость масла 2 кДж/кг К.

Задача решается в соответствии с первым началом термодинамики


Q = U + L, где U =m*cv*t


    1. Определить расход воздуха в системе охлаждения дизеля мощностью N = (38 + вар.) кВт, если отводимая теплота составляет (75 – вар.) % полезной мощности двигателя, а температура охлаждающего воздуха повышается на (15 + вар.) 0С.


Теплота, отводимая в системе охлаждения определяется по формуле Q =η* N. Массовый расход воздуха определяется из уравнения теплового баланса m = Q / cp*t


    1. В резервуаре емкостью 1 м3 находится воздух при давлении 0,5 + 0,01*вар. МПа и температуре 20 + 0,1* вар 0С. Как изменится температура и давление воздуха, если к нему подвести 275 + вар. кДж теплоты?


Из основного уравнения термодинамики p*V = m*R*T необходимо определить массу воздуха. Затем определяется теплоемкость воздуха при постоянном объеме cv = cv / , считая, что воздух является двухатомным газом. Изменение температуры определяется из уравнения теплового баланса (смотри задачу 4). После этого можно определить конечную температуру. Из уравнения изохоры можно определить конечное давление.



  1. Вопросы для самоконтроля

  1. Какие показатели требуется определить при изучении термодинамических процессов?

  2. Чему равно приращение внутренней энергии в изопроцессах?

  3. Чему равна работа газов в изопроцессах?

  4. Чему равно изменение энтальпии в изопроцессах?

  5. Чему равно изменение энтропии в изопроцессах?



Курс профессиональной переподготовки
Специалист по охране труда
Курс профессиональной переподготовки
Библиотекарь
Лабиринт
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону N273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» педагогическая деятельность требует от педагога наличия системы специальных знаний в области обучения и воспитания детей с ОВЗ. Поэтому для всех педагогов является актуальным повышение квалификации по этому направлению!

Дистанционный курс «Обучающиеся с ОВЗ: Особенности организации учебной деятельности в соответствии с ФГОС» от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (72 часа).

Подать заявку на курс

Вам будут интересны эти курсы:

Курс профессиональной переподготовки «Управление персоналом и оформление трудовых отношений»
Курс повышения квалификации «Педагогическая риторика в условиях реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «Формирование компетенций межкультурной коммуникации в условиях реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС педагогических направлений подготовки»
Курс повышения квалификации «Применение MS Word, Excel в финансовых расчетах»
Курс повышения квалификации «Экономика: инструменты контроллинга»
Курс профессиональной переподготовки «Организация менеджмента в туризме»
Курс профессиональной переподготовки «Управление ресурсами информационных технологий»
Курс профессиональной переподготовки «Управление сервисами информационных технологий»
Курс профессиональной переподготовки «Методика организации, руководства и координации музейной деятельности»
Курс профессиональной переподготовки «Техническая диагностика и контроль технического состояния автотранспортных средств»
Курс повышения квалификации «Международные валютно-кредитные отношения»
Курс повышения квалификации «Информационная этика и право»
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Лабиринт
Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.