Сборник задач по общему курсу физики - Волькенштейн В.С.
Скачать (прямая ссылка):
5.202. Идеальная холодильная машина работает как тепловой насос по обратному циклу Карно. При этом она берет тепло от воды с температурой /2=2°С и передает его воздуху с температурой tt=27 °С. Найти: а) коэффициент т|х — отношение количества теплоты, переданного воздуху за некоторый промежуток времени, к количеству теплоты, отнятому за это же время от воды; б) коэффициент rja — отношение количества теплоты, отнятого за некоторый промежуток времени от воды, к затраченной на работу машины энергии за. этот же промежуток времени (коэффициент rj а называется холодильным коэффициентом машины); в) коэффициент т|з — отношение затраченной на работу машины энергии за некоторый промежуток времени к количеству теплоты, переданному за это же время воздуху (коэффициент т|з — к. п. д. цикла). Найти соотношение между коэффициентами T|i, Т)2 И Т|3.
5.203. Идеальная холодильная машина, работающая по обратному циклу Карно, передает тепло от холодильника с водой при температуре /2=0°С кипятильнику с водой при температуре /!=100°C. Какую массу т2 воды нужно заморозить в холодильнике, чтобы превратить в пар массу mi=l кг воды в кипятильнике?
82
5.204. Помещение отапливается холодильной машиной,-работающей по обратному циклу Карно. Во сколько раз количестве теплоты Q, получаемое помещением от сгорания дров в печке, меньше количества теплоты Q', переданного помещению холодильной машиной, которая приводится в действие тепловой машиной, потребляющей ту же массу дров? Тепловой двигатель работает между температурами 4=100 СС и 4=0 °С. Помещение требуется поддерживать при температуре 4=16°С. Температура окружающего воздуха t'2=—10 °С.
5.205. Рабочий цикл идеальной паровой машины изображен на рис. 9. В начале доступа пара из котла в цилиндр давление в нем возрастает при
^(^const от р0 до /?i (ветвь АВ).
При дальнейшем поступлении пара до объема Vi поршень движется слева направо при p^const (ветвь ВС). При дальнейшем движении поршня вправо доступ пара из котла в цилиндр прекращается, происходит адиабатическое расширение пара до объема Vi (ветвь CD). При крайнем правом положении поршня пар из цилиндра выходит в холодильник — давление падает при V2=const до давления р0
(ветвь DE). При обратном движении поршень выталкивает оставшийся пар при p0=const; объем при этом уменьшается от V2 до У0 (ветвь ЕА). Найти работу А этой машины, совершаемую за каждый цикл, если У0=0,5 л, 1^=1,5 л, К2=3,0 л, /?0=0,1 МПа,^!=1,2МПа и показатель адиабаты х=ся/су=1,33.
5.206. Паровая машина мощностью Р=14,7 кВт потребляет за время /=1 ч’работы массу т=8,1 кг угля с удельной теплотой сгорания <7=33 МДж/кг. Температура котла 4= =200 °С, температура холодильника 4=58 °С. Найти фактический к. п. д. г) машины и сравнить его с к. п. Д./Г)' идеальной тепловой машины, работающей псГ циклу Карно между теми же температурами.
5.207. Паровая машина мощностью Р=14,7 кВт имеет площадь поршня S=0,02 м2; ход поршня h=45 см. Изобарический процесс ВС (рис. 9) происходит при движении поршня на одну треть его хода. Объемом V0 по сравнению с объемами Vi и V2 пренебречь. Давление пара в котле Pi= = 1,6 МПа, давление пара в холодильнике р2=0,1 МПа.
Рис, 9,
83
Сколько циклов за время t= 1 мин’ делает машина, если показатель адиабаты к = 1,3? ^
5.208. Цикл карбюраторного и газового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания'изображен на рис. 10. При первом ходе поршня в цилиндр всасывается горючее (в карбюраторных двигателях горючая смесь представляет собой смесь паров бензина с воздухом, приготовляемую в карбюраторах, в газовых двигателях рабочая смесь газ — воздух поступает из газогенераторной установки), при этом р0=const и объем увеличивается от V2 до Vi (ветвь АВ). При втором ходе поршня горючее адиабатически сжимается от Vi до Vг, при этом, температура повышается от Т0 до Тх и давление — от р0 до р 1 (ветвь ВС). Далее происходит зажигание (взрыв) горючего от искры; при этом давление возрастает от рг до р2 при V2=const и температура возрастает от Тг до Тг (ветвь СЦ). Третий ход поршня — адиабатическое расширение горючего от У2до V'i, температура падает до Т3 (ветвь
- DE — рабочий ход). При крайнем ‘ ¦' положении поршня (точка Е) откры-
Рис- 10- вается выпускной клапан, давление
падает при VV—const до р0 (ветвь ЕВ). Четвертый ход поршня — изобарическое сжатие (ветвь ВА — выталкивание отработанного газа). Найти к. п. д.’ rj цикла, если степень сжатия WV2=5 и показатель адиабаты и = 1,33.
5.20Й. В цилиндрах карбюраторного двигателя внутреннего сгорания газ сжимается политропически до V^VJb. Начальное давление р1=90кПа, начальная температура U= = 127 °С. Найти давление р2и температуру t2 газа в цилиндрах после сжатия. Показатель политропы п=1,3.
5.210. В цилиндрах карбюраторного двигателя внутреннего сгорания газ сжимается политропически так, что после, сжатия температура газа становится равной /2=427 °С. Начальная температура газа /i=140°C. Степень сжатия VJV 1=5,8. Найти показатель политропы п.
