Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абражевич Э.Б. -> "Физика. Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика " -> 5

Физика. Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика - Абражевич Э.Б.

Абражевич Э.Б., Иванов Д.А., Кириченко А.В. Физика. Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика — М.: МЭИ, 1997. — 56 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikamolekulyafizikaitermodinamika1997.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 17 >> Следующая


14 3. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Если в первом начале термодинамики речь идет об энергетическом балансе в процессах идеального газа, то второе начало термодинамики говорит о направлении, в котором эти процессы должны происходить. Из нескольких эквивалентных формулировок второго начала приведем две основные:

а) невозможна периодическая работа тепловой машины, единственным результатом деятельности которой являлось бы полное преобразование полученной теплоты в полезную механическую работу;

б) невозможен самопроизвольный переход теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.

Иными словами, часть полученной теплоты периодически действующая тепловая машина неизбежно будет терять, отдавая ее во внешнюю среду. р ^

В основе деятельности любой тепловой машины лежит циклический процесс идеального газа, в результате которого газ всегда возвращается в исходное состояние. Согласно второму началу термодинамики для возврата газа в исходное состояние каждая тепловая машина должна иметь Рис.6

"холодильник" - устройство, забирающее теплоту от рабочего тела. Изобразим такой процесс на рис.6. Площадь заштрихованной фигуры равна полезной работе, совершенной газом за цикл. Если найти сумму полученных на различных этапах

цикла теплот Q*, то коэффициент полезного действия цикла

определит формула

А

где А - полезная работа, совершенная газом за цикл, a Q*-

полученное газом тепло. Отметим, что Q* есть сумма тех количеств теплоты, которые на различных этапах цикла имеют положительные значения, что говорит о получении тепла.

Наиболее экономичным циклом тепловой машины является цикл Карно, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, график которого представлен на рис.7. На этом рисунке кривые J - 2 и 3 -4

15 Рис.7

являются изотермами, соответствующими температурам нагревателя Т\ и холодильника Ti. Кривые 2 - 3 и 4 - 1 являются адиабатами расширения и сжатия. Коэффициент полезного действия цикла Карно определяется формулой

Qm + QM _, Qn

ЛЛ" =

_ а\2+аъа

¦1-3..

Ч 2

'1

Суммарная полезная работа цикла Карно А = А\2 +^34 равна площади цикла в координатах (p,V).

3.1. Термодинамические циклы тепловых двигателей

3.1. В результате циклического процесса газом совершена работа А - 100 Дж, при этом холодильнику было передано количество теплоты Qi = -400 Дж. Определите КПД цикла.

3.2. Нагреватель тепловой машины, работающей по циклу Карно, имеет температуру t\ - 200 0C. Определите температуру холодильника, если при получении от нагревателя количества теплоты Qi = I Дж, машина совершила работу А = 0,4 Дж.

3.3. Тепловая машина работает по циклу Карно. Абсолютная температура нагревателя в 3 раза выше абсолютной температуры холодильника. Определите, какую часть количества теплоты, получаемой машиной за цикл, составляет количество теплоты, отдаваемое машиной холодильнику за цикл.

3.4. Тепловая машина имеет КПД r/i = 40 %. Каким станет КПД машины, если количество теплоты, потребляемой за цикл, увеличить на 20 %, а количество теплоты, отдаваемой холодильнику, уменьшить на 10 % ?

3.5. Тепловая машина работает по циклу Карно и имеет КПД т] = 60 %. Во сколько раз количество теплоты, полученное при изотермическом расширении рабочего тела, больше количества теплоты, отданного при изотермическом сжатии ?

3.6. Тепловая машина работает по циклу, изображенному на рис.3.6. В качестве рабочего тела взят 1 моль одноатомного газа. Определите КПД цикла, если известны значения рі, pi, Vi, Vi. Изобразите цикл в координатах (р,Т) и (F,7).

16 3.7. Температура нагревателя идеальной р тепловой машины равна Т\ = 500 К, температура холодильника Ti = 300 К. Во р\ сколько раз изменится КПД машины, если увеличить температуру нагревателя на AT = = 100К? pi

А
1 2

І I
4 m 3
->

0 V, Рис.3.6

Vi

3.2. КГІД механизмов и машин

3.8. Какая масса пороха сгорает при выстреле из карабина, если масса пули m = 10 г, скорость ее при вылете v = 700 м/с, КПД карабина т] = 30%, удельная теплота сг< рания пороха q = = 3,8 МДж кН.

3.9. Двигатель автомобиля расходует за г = 1 ч работы ш = 5 кг бензина. При этом температура газа в цилиндре двигателя Т\ = = 1200 К, а отработанные газы имеют температуру Ti = 370 К. Найдите мощность, развиваемую двигателем, если удельная теплота сгорания бензина q = 46 МДжкг1.

3.10. Какую мощность развивает двигатель мопеда, если при скорости V = 25 км/ч расход бензина составляет V= 1,7 л на S = = 100 км пути ? КПД двигателя равен tj = 20 %, плотность бензина р = 0,7 г/см3, удельная теплота сгорания бензина q = =46 МДж кг1.

3.11. При расходе топлива m = 0,45 кг турбина совершает работу A = 1,4 кВт-ч. Температура рабочего тела Т\ = 520 К, температура холодильника Ti = 300 К. Сравните КГ1Д этой турбины и КПД идеальной тепловой машины, работающей при аналогичных температурных режимах. Удельная теплота сгорания топлива q = 4,6-IO7 Дж/кг.

3.12. Груз массой m = 100 кг поднимают с помощью наклонной плоскости на высоту h = I м. Наклон плоскости к горизонту а = =30°, коэффициент трения р = 0,1. Груз движется равноускоренно с ускорением м/с2 , начальная его скорость равна нулю. Найдите работу, произведенную при подъеме груза, среднюю мощность и КПД подъемника.
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 17 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed