Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
 МегаЛекции

Тема 6.2. Основы термодинамики.




I. Цель практического занятия:

  1. Закрепить и углубить знание теоретических вопросов, законов, основных понятий и формул термодинамики.
  2. Учиться применять полученные знания для решения задач по данной теме.

II. Расчёт учебного времени:

Содержание занятия Время (мин.)
Вступительная часть: Объявление темы и цели занятия. Контрольный опрос:
  1. Средняя энергия молекулы.
  2. Внутренняя энергия идеального газа.
  3. Первое начало термодинамики.
  4. Удельные теплоёмкости.
  5. Молярные теплоёмкости.
  6. Уравнение Майера.
  7. Изменение внутренней энергии идеального газа.
  8. Работа газа при изменении его объёма.
  9. Работа газа в разных изопроцессах.
  10. Уравнение адиабатического процесса.
  11. Работа в адиабатическом процессе.
  12. Термический к.п.д. для кругового цикла.
  13. К.п.д. цикла Карно.
  Основная часть: Решение задач: § На определение теплоёмкостей. § С использованием первого начала термодинамики. § С использованием уравнения адиабатического процесса. § На определение термического к.п.д..   Заключительная часть: Подведение итогов занятий, объявление задания на самостоятельную работу. 		         

Контрольный опрос:

10. Средняя энергия молекулы:

11. Внутренняя энергия идеального газа:

12. Первое начало термодинамики

13. Удельные теплоёмкости:

а.) при постоянном объёме

б.) при постоянном давлении

14. Молярные теплоёмкости:

а.) при постоянном объёме

б.) при постоянном давлении

15. Уравнение Майера:

16. Изменение внутренней энергии идеального газа:

17. Работа газа при изменении его объёма: ;

18. Работа газа в разных изопроцессах:

а.) при изобарном процессе

б.) при изотермическом процессе

в.) при изохорном процессе

19. Уравнение адиабатического процесса:

; ;

20. Работа в адиабатическом процессе:

21. Термический к.п.д. для кругового цикла:

22. К.п.д. цикла Карно:

 

Основная часть

 

Пример №1 (Тр. №2.51)

Определить удельные теплоёмкости CV и Cp смеси углекислого газа массой m1=3 г и азота массой m2=4 г.

[CV=667 Дж/(кг•К), Cp=918 Дж/(кг•К)]

Дано: Решение: По определению: 1. При , с учётом и , . , где и - число степеней свободы углекислого газа и азота (; ). Тогда . 2. При , = . Для смеси газов: , Тогда . Расчёты дают ;
;

Пример №2 (Тр. №2.55)

Определить количество теплоты, сообщённое газу, если в процессе изохорного нагревания кислорода объёмом V=20 л его давление изменилось на ∆p=100 кПа. [5 кДж]

Дано: Решение: При изохорном процессе: , поэтому . Используя уравнение Менделеева - Клапейрона для двух состояний И учитывая, что : , тогда кДж.
Q -?

 

Пример № 3 (Тр. № 2.59)

Кислород объёмом 1 л находится под давлением 1 МПа. Определить, какое количество теплоты необходимо сообщить газу, чтобы: 1) увеличить его объём вдвое в результате изобарного процесса; 2) увеличить его давление вдвое в результате изохорного процесса.

[1) 3,5 кДж; 2) 2,4 кДж]

Дано: Решение: Найдём отношение давлений: 1. Используем первое начало термодинамики для изобарного процесса: . Т.к. , то кДж 2. При изохорном процессе: и Т.к. , то и , то . кДж.
Q1 -? Q2 -?

Пример №4 (Тр. № 2.61)

Азот массой m=14 г сжимают изотермически при температуре T=3000 K от давления p1=0,5 МПа до давления p2=500 кПа. Определить: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу сжатия; 3) количество выделившейся теплоты.

[1) 0; 2) -2,01 кДж; 3) 2,01 кДж]

Дано: Решение: Т.к. , то и кДж. - это количество теплоты, полученное газом. Тогда количество выделившейся теплоты: кДж.

 

Пример №5 (Тр. № 2.66)

Азот массой m=1 кг занимает при температуре T1=300 К объём V1= 0,5 м3. В результате адиабатического сжатия давление газа увеличилось в 3 раза. Определить: 1) конечный объём газа;

2) его конечную температуру; 3) изменение внутренней энергии газа.

[1) 0,228 м3; 2) 411 К; 3) 82,4 кДж]

Дано: Решение: Из уравнение адиабатического процесса: ; , где , тогда м3. , тогда к кДж

Пример №6 (Тр. № 2.69)

Кислород, занимающий при давлении p1=1 МПа объём V1=5 л, расширяется в n=3 раза. Определить: конечное давление и работу, совершенную газом. Рассмотреть следующие процессы:

1) изобарный; 2) изотермический; 3) адиабатический.

[1) 1 МПа; 2) 0,33 МПа, 5,5 кДж; 3) 0,21 МПа, 4,63 кДж]

Дано: Решение:
  1. В изобарном процессе Па, а
кДж
  1. В изотермическом процессе
и Па, а кДж.
  1. В адиабатическом процессе , где
и Па, а кДж

 

Пример №7 (Тр. № 2.74)

Азот массой 500 г, находящийся под давлением p1=1 МПа при температуре t1=1270С, подвергли изотермическому расширению, в результате которого давление газа уменьшилось в n=3 раза. После этого газ подвергли адиабатическому сжатию до начального давления, а затем он был изобарно сжат до начального объёма. Построить график цикла и определить работу, совершенную газом за цикл. [-11,5 кДж

 
 

 

 


]


Дано: Решение: 1à2 – это изотерма, поэтому Дж и ; то , м3, 2à3 – адиабата, поэтому , то м3 и Дж. 3à1 – изобара, поэтому Дж. Работа газа в цикле: кДж.

 

Пример №8 (Тр. № 2.75)

Идеальный газ, совершающий цикл Карно, 70% количества теплоты, полученной от нагревателя, отдаёт холодильнику. Количество теплоты получаемой от нагревателя, равно 5 кДж. Определить: 1) термический к.п.д. цикла; 2) работу, совершенную при полном цикле. [1) 30%; 2) 1,5 кДж]

Дано: = 0.7 Решение: Для термического к.п.д. цикла: (30%) кДж

 

Пример №9 (Тр. № 2.76)

Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от нагревателя количество теплоты 5,5 кДж и совершил работу 1,1 кДж. Определить: 1) термический к.п.д. цикла; 2) отношение температур нагревателя и холодильника. [1) 20%; 2) 1,25]


Дано: Решение: (20%) ;
-?

 

Пример №10 (Тр. № 2.78)

Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя T1=500 К, холодильника T2=300 К. Работа изотермического расширения газа составляет 2 кДж. Определить: 1) термический к.п.д. цикла; 2) количество теплоты, отданное газом при изотермическом сжатии холодильнику. [1) 40%; 2) 0,6 кДж]
Дано: Решение: Дж
-?

 

 

Заключительная часть:

  • Подводятся итоги занятия.
  • Задаётся задание на самостоятельную работу по пройденной теме: Т.И.Трофимова «Сборник задач по курсу физики»: № 2.52; 2.54; 2.58; 2.63, 2.67, 2.71.
  • Объявляется тема следующего занятия.

Литература

 

1. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: «Высшая школа», 2002. – 541 с.

 

2. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики. – М.: «Высшая школа»,

 

1996. – 302 с.

 

3. Чертов А.Г., Воробьёв А.А., Фёдоров М.Ф. Задачник по физике. – М.: «Высшая школа», 1973. – 509 с.

 

4. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – М.: «Наука»,

 

1969. – 464 с.


СОДЕРЖАНИЕ

  Введение  
1. Практическое занятие № 1  
2. Практическое занятие № 2  
3. Практическое занятие № 3  
4. Практическое занятие № 4  
5. Практическое занятие № 5  
6. Практическое занятие № 7  
7. Практическое занятие № 8  
8. Практическое занятие № 9  
9. Практическое занятие № 10  
10. Практическое занятие № 11  
11. Практическое занятие № 13  
12. Практическое занятие № 14  
13. Практическое занятие № 15  
  Литература  

 
Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...