Сборник задач по физике с примерами решений. Молекулярная физика и термодинамика. Электромагнетизм. Александров В.Н - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МПГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

30
Рекомендации к решению задач
1. Приступая к решению задачи, выясните:
По какому циклу работает рассматриваемая тепловая машина?
Какова работа, совершаемая рабочим телом или над рабочим телом,
на каждом этапе цикла? Какова полная работа за цикл?
Какое количество теплоты получает или отдает рабочее тело на каж-
дом этапе цикла? Каково полное количество теплоты, которое перено-
сится за цикл рабочим телом от нагревателя к холодильнику и наобо-
рот?
Чему равен КПД тепловой машины.
2. Выберите соответствующие выражения для искомых физических величин,
для нахождения недостающих параметров (Р,V,Т,Q) используйте уравне-
ния изопроцессов и уравнение теплового баланса.
Задачи
5.1 Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл
работу А=7,3510
4
Дж. Температура нагревателя t
1
=100
0
С, температура
холодильника t
2
=0
0
С. Найти КПД цикла, количество теплоты Q
1
,
получаемое машиной за 1 цикл от нагревателя, и количество теплоты
Q
2
, отдаваемое за 1 цикл холодильнику.(Ответ:
=26,8%;Q
1
=274кДж;
Q
2
=200кДж).
5.2 Сравните КПД двух циклов Карно. В первом цикле к рабочему телу тепло-
та подводится при температуре 500 К и отводится при температуре 300 К,
а во втором – теплота подводится при температуре 400 К, а отводится при
температуре 200 К. (Ответ: 1)0,4; 2)0,5).
5.3 Паровая машина мощностью Р=14,7 кВт потребляет за время t=1час
работы массу m=8,1 кг угля с удельной теплотой сгорания
q=3,3·10
7
Дж/кг. Температура котла t
1
=200
0
С, температура холодиль-
ника t
2
=58
0
С. Найти фактический КПД машины и сравнить его с КПД
идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно между теми
же температурами.
Дано: N=1,47·10
4
Вт;
=3600с; q=3,3·10
7
Дж/кг; Т
1
=473К; Т
2
=331К.
Найти:
1
;
2
.
Решение
При известной мощности N за 1 час машина совершит полезную ра-
боту:
.tNА
полезн
Полная работа эквивалентна количеству теплоты, потребленному
от сгоревшего угля:
. mqQА
полн
КПД реальной паровой машины можно вычислить: 
Рекомендации к решению задач
  1. Приступая к решению задачи, выясните:
         По какому циклу работает рассматриваемая тепловая машина?
         Какова работа, совершаемая рабочим телом или над рабочим телом,
          на каждом этапе цикла? Какова полная работа за цикл?
         Какое количество теплоты получает или отдает рабочее тело на каж-
          дом этапе цикла? Каково полное количество теплоты, которое перено-
          сится за цикл рабочим телом от нагревателя к холодильнику и наобо-
          рот?
         Чему равен КПД тепловой машины.
  2. Выберите соответствующие выражения для искомых физических величин,
     для нахождения недостающих параметров (Р,V,Т,Q) используйте уравне-
     ния изопроцессов и уравнение теплового баланса.

Задачи
5.1 Тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за один цикл
    работу А=7,35104Дж. Температура нагревателя t1 =1000С, температура
    холодильника t2 =00С. Найти КПД цикла, количество теплоты Q1,
    получаемое машиной за 1 цикл от нагревателя, и количество теплоты
    Q2, отдаваемое за 1 цикл холодильнику.(Ответ:=26,8%;Q1=274кДж;
    Q2=200кДж).
5.2 Сравните КПД двух циклов Карно. В первом цикле к рабочему телу тепло-
    та подводится при температуре 500 К и отводится при температуре 300 К,
    а во втором – теплота подводится при температуре 400 К, а отводится при
    температуре 200 К. (Ответ: 1)0,4; 2)0,5).
5.3 Паровая машина мощностью Р=14,7 кВт потребляет за время t=1час
    работы массу m=8,1 кг угля с удельной теплотой сгорания
    q=3,3·107Дж/кг. Температура котла t1=2000С, температура холодиль-
    ника t2=580С. Найти фактический КПД машины и сравнить его с КПД
    идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно между теми
    же температурами.
    Дано: N=1,47·104Вт; =3600с; q=3,3·107Дж/кг; Т1=473К; Т2=331К.
    Найти: 1 ; 2.
                                 Решение
         При известной мощности N за 1 час машина совершит полезную ра-
     боту:
                               Аполезн  N  t .
         Полная работа эквивалентна количеству теплоты, потребленному
     от сгоревшего угля:
                              Аполн  Q  q  m .
     КПД реальной паровой машины можно вычислить:

30

Страницы