Молекулярная физика и термодинамика
жүктеу/скачать 4,77 Mb.
|
| Пример 7. Найти КПД идеальной паровой машины, цикл работы. Паровая машина расходует за один цикл m=1 г топлива с удельной теплотой сгорания q=15,4 МДж/кг. Начальный объем V0=0,2 л, V1=1,2 л, V2=2,4 л. Начальное давление равно атмосферному, давление пара в котле p1=1 МПа, показатель адиабаты γ=1,3.
Решение. Коэффициент полезного действия тепловой машины . Найдем работу кДж. Тогда КПД равен . Пример 8. В результате изотермического расширения объем 8 г кислорода увеличился в 2 раза. Определить изменение энтропии газа. Решение. Изменение энтропии системы определяется по формуле . При изотермическом расширении все подводимое количество теплоты идет на работу по расширению газа, т.е. . Из уравнения Менделеева-Клапейрона: , поэтому
. Получим: . Произведем вычисления: Дж/К. Пример 9. Как изменится энтропия 2 г водорода, занимающего объем 40 л при температуре 270 К, если давление увеличить вдвое при постоянной температуре и затем повысить температуру до 320 К? Решение. Изменение энтропии определяется формулой . Изменение количества теплоты находим из первого закона термодинамики: . Величину р найдем из уравнения Менделеева-Клапейрона: . Для двухатомного газа . . . Для изотермического процесса ; . Тогда уравнение примет вид: . Произведем вычисления: Дж/К. Пример 9. При температуре 250 К и нормальном давлении двухатомный газ занимает объем 80 л. Как изменится энтропия газа, если давление увеличить вдвое, а температуру повысить до 300 К? Решение. Изменение энтропии определяется формулой . Изменение количества теплоты находим из первого закона термодинамики: . Величины m/M и p найдем из уравнения Менделеева-Клапейрона и объединенного газового закона: ; . Подставим в уравнение: . Подставляя выражение ,находим , Но тогда
; Дж/К. Пример 10. Лед массой 2 кг, находящийся при температуре -100 С, нагрели и превратила в пар. Определить изменение энтропии. Решение. Изменение энтропии определяется формулой . Общее изменение энтропии равно сумме изменений энтропий, происходящих на отдельных этапах процесса. . Изменение энтропии ΔS1 происходит при нагревании льда от начальной температуры Т1=263 К до температуры плавления Т2=273 К: , так как , то . Изменение энтропии ΔS2 происходит при плавлении льда. В этом случае . Тогда . Изменение энтропии ΔS3 происходит при нагревании воды от температуры Т2 до температуры кипения Т3=373 К. Величина ΔS3 вычисляется аналогично ΔS1: , где с2 – удельная теплоемкость воды. Изменение энтропии ΔS4 происходит при испарении воды: где r- удельная теплота парообразования. Общее изменение энтропии: Дж/К. жүктеу/скачать 4,77 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|