sciaga_na_terme_na_egz.doc

1. Jak określa się ilość substancji ? Ile kilogramów substancji zawiera 1 mol wody?

Ilość substancji określamy poprzez podanie jej masy molowej. Jest to liczba wynikająca z podzielenia masy jednej molekuły danej substancji mx przez umowną masę porównawczą m0 przyjętą jako jedna dwunasta części masy izotopu oznaczanego 12C. M= mx/ m0

MH20=2*1+16=18[kg/kmol]

M=n*m=18[kg/kmol]*1[mol]=0,018[kg]

2. Zbiornik zawiera 5 kmoli CO2 . Ile kilogramów CO2 znajduje się w zbiorniku ?

MCO2=1*12+2*16=44[kg/kmol]

M=n*m=44[kg/kmol]*5[kmol]=220[kg]

3. Jaka jest definicja I zasady termodynamiki dla systemów zamkniętych . W zbiorniku o objętości

V=1 [m3] znajduje się n=5´10-3 [kmol] trójatomowego gazu doskonałego. W wyniku

doprowadzenia ciepła z zewnątrz temp. gazu w zbiorniku wzrosła o 100 [K]. Oblicz ile ciepła

zostało doprowadzonego, przyrost energii wewnętrznej oraz ciśnienie końcowe w zbiorniku.

Zadanie raczej źle sformułowane ze względu na małą ilośc danych

1 zasada termodynamiki dla systemu zamkniętego.

ΔU – zmiana energii wewnętrznej układu,

ΔQ – energia przekazana do układu jako ciepło,

ΔW – praca wykonana na układzie.

Praca 0 ze względu na V=const i bark danych o p

Q=nCv(T2-T1)   {Cv molowe}

Q=5*10^(-3)*3*8,314*100=12,471[kJ]

4. Jak zdefiniowana jest praca techniczna i bezwzględna płynu ściśliwego . Oblicz pracę techniczną

i bezwzględną dla następujących danych: . Przedstaw

interpretację graficzną tych prac w układzie p-V.

Praca bezwzględna zmiany objętości od stanu a1 do a1 wynosi

L1,2=v1∫v2p(V)dV

Pracę techniczną rozumiemy jako całkowitą pracę wykonaną przez maszynę tłokową

(jest ona suma pracy napełniania, pracy przemiany i pracy opróżniania)

Lt1,2= -p1∫p2 V(p)dp

p(V1)=3=>p1

p(V2)=1=>p2

L1,2=(p1V1-p2V2)/(1,2-1)=(3*1-1*0,001)/0,2=14,995[J]

Lt1,2= v1∫v2 p(V)dV

W wyniku całkowania otrzymujemy

Lt1,2=3*1/(0,2)*[V^(-0,2)]V2V1=31,88[J]

5. Czy istnieje jakiś związek między ~cp i ~cv oraz cp i cv dla gazów doskonałych ? Obliczyć cp i cv

oraz ~cp i ~cv dla dwuatomowego gazu doskonałego o masie cząsteczkowej M=32 .

cp/cv=κ

cp-cv=Ri

cp/cv=κ

po rozwiązaniu powyższego układu

cp=0,735[kN*m/K]

cv=0,525 [kN*m/K]

Dla molowych

Cv=5/2R=20,785 [kN*m/(kmol*K)]

Cp=7/2R=29,1 [kN*m/(kmol*K)]

6 W jaki sposób można określić średnie ciepło właściwe dowolnej substancji . Mieszanina gazów półdoskonałych zawiera :, 2 kmole CO2 , 1 kg O2 . Oblicz ~cp i ~cv tej mieszaniny w zakresie

temperatur : 100 , 1000 [oC] . (To=0 oC)

Dane:

nco2=2kmol

mo2=1kg

O2:

m=1kg

M=32kg/kmol

CO2:

n=
ad62kmol

M=44kg/kmol

Mco2=nM=88kg

Średnie ciepło właściwe:

ad6

gi- udział molowy

n=nO2+nCO2=0,03125+2=2,03125kmol substancji

Cv=gO2*CvO2+gCO2CvCO2

Dla 100oC: Cv=0,015*21,223+0,985*29,797=29665 kJ/kmolK

Cp=3798339 kJ/kmolK

Dla 1000oC: Cv=40,83 kJ/kmolK

Cp=49,1479 kJ/kmolK

7 Pewna ilość gazu pod ciśnieniem po i o temperaturze To zajmuje objętość Vo . gaz rozpręża się do objętości V :

a) w stałej temperaturze,

b) przy stałym ciśnieniu . Podczas którego procesu wykonana praca bezwzględna jest większa .

Jak widać z wykresu L1-2 będzie większy przy b) p=const

8 Czy można jednoznacznie stwierdzić na jakiej ciało uzyskało określony przyrost energii

wewnętrznej: przez doprowadzenie ciepła czy też poprzez wykonanie pracy ?

Ø                     Nie można jednoznacznie stwierdzić przy przemianie izobarycznej.

Ø                     Przy przemianie izochorycznej L1-2=0następuje prze doprowadzenie ciepła.

Ø                     Przy przemianie izotermicznej L1-2=Q1-2

Ø                     Przy przemianie adiabatycznej Q1-2=0następuje poprzez wykonanie pracy.

9 W jaki sposób należy obliczyć ciepło pochłonięte przez system termodynamiczny ? Podaj

definicję średniego ciepła właściwego.

c-pojemność cieplna właściwa

Q- dostarczone ciepło

Średnie ciepło właściwe:

dla gazów rzeczywistych gdzie cp zmienia się zależnie od temperatury

średnie ciepło właściwe podczas ogrzewania gazu od 0oC do t1 (t2)

10 Podaj termiczne równanie stanu dla gazów doskonałych . Na podstawie prawa Boyle’a-Mariotte’a i Gay Lussaca udowodnij równanie p/VT= const .

pV=nRT= termiczne równanie stanu

prawo Boyle’a-Mariotte’a: ,T=const

prawo Gay Lussaca:

p1v1=nRT1 stan 1 /:T1

p2v2=nRT2 stan 2 /:T2

                                          ==nR=const

11 Co to jest obieg ? Jaka jest różnica między obiegiem prawobieżnym a lewobieżnym ? Co wynika z zastosowania I zasady termodynamiki do obiegów? Układ termodynamiczny realizuje zespół

przemian przedstawionych na rysunku. Oblicz ciepło i pracę obiegu . Uzupełnij tabelę .

Obiegiem termodynamicznym nazywa się przemianę której stan końcowy pokrywa się ze stanem początkowym. O obiegu można mówić jedynie wtedy gdy substancja realizująca przemianę nie zmienia swojej budowy (tzn. jego masa cząsteczkowa nie ulega zmianie). Maszyny realizujące obiegi prawobieżne (tzn. w których kolejne następujące po sobie zmiany stanu substancji w układzie p-V odbywają się w kierunku ruchu wskazówek zegara) nazywa się silnikami cieplnymi. Natomiast lewobieżne (tzn. kolejne następstwo stanów substancji ma kierunek przeciwny do ruchu wskazówek zegara w układzie p-V) nazywa się urządzeniami chłodniczymi, czyli chłodziarkami.

I zasada termodynamiki: L0=Q  L0-praca obiegu; Q0-ciepło obiegu