Сборник задач по физике с примерами решений. Молекулярная физика и термодинамика. Электромагнетизм. Александров В.Н - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МПГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

28
3
1
2
Р
3
,V
2
,Т
1
0
Р
V
Р
2
,V
2
,Т
2
Р
1
,V
1
,Т
1
Из них получим, что
1
3
1
2
V
Р
Р
V
. Вычислим V
2
: V
2
=2,5·10
-4
м
3
=0,25л.
2. Для нахождения давления Р
2
воспользуемся
уравнением адиабаты:
2
2
1
1
VРVР
. Отсю-
да
2
1
1
2
V
V
РР
.
Вычислим Р
2
: Р
2
=1,32·10
5
Па.
3. Построим график процесса (рис.4.18).
Ответ: V
2
=0,25л; Р
2
=132 кПа.
4.19 Идеальный газ расширяется от объема V
1
до объема V
2
один раз адиа-
батно, другой раз изотермически. На плоскости Р-V изобразите графи-
чески эти процессы. В чем их различие? В каком случае газ совершает
большую работу?
4.20 Масса m=28г азота, находящегося при температуре t
1
=40
0
С и давлении
Р
1
=100кПа, сжимается до объема V
2
=13л. Найти температуру t
2
и давле-
ние Р
2
азота после сжатия, если азот сжимается а) изотермически б)
адиабатически. Найти работу газа в каждом из этих случаев.
(Ответ: 1) t
1
=t
2
=40
0
С;Р
2
=200 кПа; А=-1,8кДж; 2) t
2
=140
0
С; Р
2
=264 кПа;
А= -2,1кДж).
4.21 Кислород, занимающий при давлении Р
1
=1МПа объем V
1
=5л, расширя-
ется в n=3 раза. Определить конечное давление и работу, совершенную
газом. Рассмотреть следующие процессы: 1) изобарный; 2) изотермиче-
ский; 3) адиабатный. (Ответ: 1) 1 МПа; 10 кДж; 2) 0,33МПа; 5,5 кДж;
3) 0,21 МПа; 4,4 кДж).
§5. ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ
МАШИНЫ. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
Коэффициент полезного действия (КПД) для кругового процесса (цикла)
тепловой машины:
1
2
1
21
1
Q
Q
1
Q
QQ
Q
A
η
, (5.1)
где Q
1
– количество теплоты, полученное системой; Q
2
– количество тепло-
ты, отданное системой; А–работа, совершаемая за цикл.
КПД цикла Карно:
1
21
Т
ТТ
η
, (5.2)
где Т
1
– температура нагревателя; Т
2
– температура холодильника. 
                                    Р1
         Из них получим, что V2       V1 . Вычислим V2 : V2=2,5·10-4м3=0,25л.
                                    Р3
     2. Для нахождения давления Р2 воспользуемся     Р
                                                              2
     уравнением адиабаты: Р1V1  Р2V2 . Отсю-                    Р2,V2,Т2
                                                             3
        да
                                                         Р3,V2,Т1
                                     V 
                          Р2  Р1   1  .                             1
                                      V2                                 Р1,V1,Т1
          Вычислим Р2: Р2=1,32·105Па.
     3. Построим график процесса (рис.4.18).          0                               V
     Ответ: V2=0,25л; Р2=132 кПа.                                Рис.4.18

4.19 Идеальный газ расширяется от объема V1 до объема V2 один раз адиа-
     батно, другой раз изотермически. На плоскости Р-V изобразите графи-
     чески эти процессы. В чем их различие? В каком случае газ совершает
     большую работу?
4.20 Масса m=28г азота, находящегося при температуре t1=400С и давлении
     Р1=100кПа, сжимается до объема V2=13л. Найти температуру t2 и давле-
     ние Р2 азота после сжатия, если азот сжимается а) изотермически б)
     адиабатически. Найти работу газа в каждом из этих случаев.
     (Ответ: 1) t1=t2=400С;Р2=200 кПа; А=-1,8кДж; 2) t2=1400С; Р2=264 кПа;
     А= -2,1кДж).
4.21 Кислород, занимающий при давлении Р1=1МПа объем V1=5л, расширя-
     ется в n=3 раза. Определить конечное давление и работу, совершенную
     газом. Рассмотреть следующие процессы: 1) изобарный; 2) изотермиче-
     ский; 3) адиабатный. (Ответ: 1) 1 МПа; 10 кДж; 2) 0,33МПа; 5,5 кДж;
     3) 0,21 МПа; 4,4 кДж).

§5. ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ТЕПЛОВЫЕ И ХОЛОДИЛЬНЫЕ
    МАШИНЫ. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

 Коэффициент полезного действия (КПД) для кругового процесса (цикла)
  тепловой машины:
                             A Q1  Q2         Q
                        η                1 2 ,                 (5.1)
                            Q1      Q1         Q1
  где Q1 – количество теплоты, полученное системой; Q2 – количество тепло-
  ты, отданное системой; А–работа, совершаемая за цикл.
 КПД цикла Карно:
                                  Т  Т2
                               η 1        ,                       (5.2)
                                     Т1
  где Т1 – температура нагревателя; Т2 – температура холодильника.
28

Страницы