Реферат: Теплоёмкость. Термодинамические процессы с идеальным газом

ΔH = m × Δh = 0,117 × (– 146,36) = – 17,12 кДж.

Внутренней энергии:

Δu = CV × (T2 – T1) = 0,7317 × (154,35 – 298) = – 105,11 кДж/кг;

ΔU = m × Δu = 0,117 × (– 105,11) = – 12,30 кДж.

При определении изменения функций состояния, ввиду значительного изменения температуры в процессе (298 – 154,35 = 146,65 К), пользуемся зависимостью теплоемкости от температуры C = f(T) (см. таблицу №3 приложения).

Политропное расширение с n = 1,3.

Конечный объем:

V2 = V1 × (P1/P2) 1/n = 0,01 × (10/1) 1/1,3 = 0,0588 м3.

Конечная температура:

T2 = T1 × (V1/V2) n – 1 = 298 × (0,01/0,0588) 1,3 – 1 = 175,15 K.

Работа газа при расширении:

L = (P1 × V1 – P2 × V2) /(n – 1) = (106 × 0,01 – 105 × 0,0588) /(1,3 – 1) = 13,7 кДж.

Количество подведенного тепла:

qП = CV × [(n – k) /(n – 1)] × (T2 – T1) = 0,7317 × [(1,3 – 1,4) /(1,3 – 1)] × (175,15 – – 298) = 29,96 кДж/кг;

QП = m × qП = 0,117 × 29,96 = 3,51 кДж.

Рис. 2.2.

Изменение в процессе составило:

Энтальпии:

Δh = CP × (T2 – T1) = 1,0189 × (175,15 – 298) = – 125,17 кДж/кг;

ΔH = m × Δh = 0,117 × (–125,17) = – 14,64 кДж.

Внутренней энергии:

Δu = CV × (T2 – T1) = 0,7317 × (175,15 – 298) = – 89,89 кДж/кг;

ΔU = m × Δu = 0,117 × (–89,89) = – 10,52 кДж.

Задачи для самостоятельного решения.

Задача № 2-1. В замкнутом помещении объемом V = 25 м3 находится воздух при давлении Р1 = 730 ммHg и температуре Т1 = 283 К. В результате подвода тепла давление возросло до Р2 = 2,3 бар. Определить количество подведенного тепла QV, изменение внутренней энергии ΔU и энтальпии ΔH.

Задача № 2-2.6. кг азота совершают в процессе изобарического расширения работу LР = 343 кДж. Определить изменения внутренней энергии азота, если начальная температура его равна Т1 = 373 К.

Задача № 2-3. Оксид углерода находится при избыточном давлении РМ = 3,92 бар и занимает объем V = 5 м3, барометрическое давление при этом равно РБ = 755 ммHg. Определить изменение внутренней энергии и величину затраченной работы, если оксид углерода будет изобарически охлажден от Т1 = 573 К до Т2 = 373 К.

Задача № 2-4. Как изменится внутренняя энергия и энтальпия 20 нм3 кислорода при изобарическом нагревании от 373 К до 1173 К, если давление Р = 9,8 бар. Какова совершенная газом работа?