100 29,538 21,223 38,112 29, ,118 24,803 49,392 41,077

Transkrypt

1 . Jak określa się ilość substancji? Ile kilogramów substancji zawiera mol wody?. Zbiornik zawiera 5 kmoli CO. Ile kilogramów CO znajduje się w zbiorniku? 3. Jaka jest definicja I zasady termodynamiki dla systemów zamkniętych. W zbiorniku o objętości V= [m 3 ] znajduje się n=5 0-3 [kmol] trójatomowego gazu doskonałego. W wyniku doprowadzenia ciepła z zewnątrz temp. gazu w zbiorniku wzrosła o 00 [K]. Oblicz ile ciepła zostało doprowadzonego, przyrost energii wewnętrznej oraz ciśnienie końcowe w zbiorniku. 4. Jak zdefiniowana jest praca techniczna i bezwzględna płynu ściśliwego. Oblicz pracę techniczną 3 i bezwzględną dla następujących danych: p ( V ) =, V. = [m 3 ], V =3 [dm 3 ]. Przedstaw V interpretację graficzną tych prac w układzie p-v. 5. Czy istnieje jakiś związek między ~ c p i ~ c v oraz c p i c v dla gazów doskonałych? Obliczyć c p i c v oraz ~ c p i ~ c v dla dwuatomowego gazu doskonałego o masie cząsteczkowej M=3. 6. W jaki sposób moŝna określić średnie ciepło właściwe dowolnej substancji. Mieszanina gazów półdoskonałych zawiera :, kmole CO, kg O. Oblicz ~ c p i ~ c v tej mieszaniny w zakresie temperatur : 00, 000 [ o C]. (T o =0 o C) T [ o C] c p T o kmol K O CO c v T c o kmol K p T o kmol K c v T o kmol K 00 9,538,3 38, 9, ,8 4,803 49,39 4, Pewna ilość gazu pod ciśnieniem p o i o temperaturze T o zajmuje objętość V o. gaz rozpręŝa się do objętości V : a) w stałej temperaturze, b) przy stałym ciśnieniu. Podczas którego procecu wykonana praca bezwzględna jest większa. 8. Czy moŝna jednoznacznie stwierdzić na jakiej ciało uzyskało określony przyrost energii wewnętrznej: przez doprowadzenie ciepła czy teŝ poprzez wykonanie pracy? 9. W jaki sposób naleŝy obliczyć ciepło pochłonięte przez system termodynamiczny? Podaj definicję średniego ciepła właściwego. 0. Podaj termiczne równanie stanu dla gazów doskonałych. Na podstawie prawa Boyle a-mariotte a i Gay Lussaca udowodnij równanie pv T = const.. Co to jest obieg? Jaka jest róŝnica między obiegiem prawobieŝnym a lewobieŝnym? Co wynika z zastosowania I zasady termodynamiki do obiegów? Układ termodynamiczny realizuje zespół przemian przedstawionych na rysunku. Oblicz ciepło i pracę obiegu. Uzupełnij tabelę. L L t p [kpa] V [m 3 ]

2 . Gaz doskonały w czasie rozpręŝania jest utrzymywany w stałej temperaturze. Wykonuje on pracę zewnętrzną. Czy energia wewnętrzna podczas tego procesu ulega zmianie. JeŜeli tak, to oblicz jej zmianę. JeŜeli nie, to co jest źródłem energii potrzebnej do wykonania pracy. 3. O czym mówi prawo Avogadro. 4. WykaŜ, Ŝe dla przemiany adiabatycznej (odwracalnej) gazu doskonałego obowiązuje zaleŝność : pv κ =idem, gdzie κ=c p /c v. 5. Udowodnij, Ŝe sprawność silnika Carnota, w którym czynnikiem roboczym jest gaz doskonały T T określona jest następującą zaleŝnością : η tc =, gdzie T >T. Narysuj obieg Carnota w T układzie p-v i T-S. 6. WykaŜ, Ŝe dla gazu doskonałego w układzie p-v adiabaty są bardziej nachylone względem osi odciętych od izoterm. 7. Czy moŝna całkowicie zamienić :a) pracę na ciepło c) ciepło na pracę. JeŜeli tak, to dlaczego? 8. Jaka jest definicja sprawności termicznej lewobieŝnego obiegu chłodniczego? Udowodnij, Ŝe dla T lewobieŝnego chłodniczego obiegu Carnota słuszny jest wzór : ε chc =, T >T. T T 9. Dwie jednakowe próbki gazu doskonałego o tej samej temperaturze spręŝono odwracalnie, jedną izotermicznie a drugą adiabatycznie od objętości Vdo V/. W której próbce będzie większe ciśnienie końcowe? Który z procesów spręŝania jest bardziej ekonomiczny (jest mniejsza praca)? 0. Jaką pracę naleŝy wykonać aby przenieść [J] ciepła ze źródła o temperaturze 0 [ o C] do źródła o temperaturze 0 [ o C] przy wykorzystaniu maszyny realizującej lewobieŝny cykl Carnota.. Dlaczego podczas adiabatycznej przemiany nieodwracalnej przyrost entropii jest dodatni? Wyjaśnij to w oparciu o zasadę wzrostu entropii.. Udowodnij, Ŝe przyrost entropii gazu doskonałego wyraŝa się następującą zaleŝnością : T V S = n ~ c v ln + nr u ln. T V 3. Oblicz przyrost entropii mola CO (gaz doskonały) jeŝeli dane są następujące parametry : p = [bar], p =.5 [bar], t =00 [ o C], t =0 [ o C]. 4. Czy praca zaleŝy od drogi przejścia między stanem początkowym a końcowym podczas realizacji procesu termodynamicznego? Przedstaw dowód. 5. Układ termodynamiczny realizuje dowolny nieodwracalny obieg termodynamiczny. Przyrost entropii dla pełnego cyklu tego obiegu wynosi: a) S=0 6. b) S>0 d) S<0. Uzasadnij odpowiedź. 7. Wyjaśnij, dlaczego temperatura końcowa w nieodwracalnej przemianie adiabatycznej jest zawsze wyŝsza niŝ w przemianie izentropowej (przedstaw przemianę na rysunku w ukł. T-S i p-v).. Sprawność wewnętrzna spręŝarki wynosi 88 % a czynnikiem roboczym jest trójatomowy gaz doskonały. SpręŜ spręŝarki wynosi π=5 a temperatura gazu przed spręŝarką t =0 [ o C]. 8. Gaz doskonały jest rozpręŝany adiabatycznie nieodwracalnie od stanu o parametrach p, T ; do stanu o parametrach p, T. Obliczyć temperaturę T wiedząc, Ŝe sprawność wewnętrzna przemiany nieodwracalnej jest równa 0,9; natomiast T = 0 o C, T S = 0 o C. 9. Udowodnij, Ŝe dla przemiany politropowej gazu doskonałego słuszna jest zaleŝność pv z =idem.

3 30. System termodynamiczny zamknięty realizuje dowolną przemianę odwracalną. Podczas tej przemiany wystąpił ujemny przyrost entropii tego systemu. O czym to świadczy. Przedstaw przemianę w układzie T-s. 3. W jakiej odwracalnej przemianie termodynamicznej w wyniku straty ciepła na rzecz otoczenia temperatura czynnika termodynamicznego moŝe rosnąć? 3. Jak jest zdefiniowana sprawność termiczna dla lewobieŝnego obiegu grzejnego? Pompa ciepła przenosi ciepło z zewnątrz gdzie panuje temperatura -5 [ o C] do wnętrza domu, gdzie panuje temperatura 0 [ o C]. Ile dŝuli ciepła na kaŝdy dŝul włoŝonej pracy dostarcza pompa do domu przy załoŝeniu, Ŝe sprawność termiczna osiąga swoją największą wartość w podanym zakresie termperatur. 33. Układ termodynamiczny realizuje dowolny obieg. Przyrost energii wewnętrznej dla pełnego cyklu wyniesie : a) U>0, 34. b) U<0, 35. c) U=0. Wybierz prawidłową odpowiedź i uzasadnij ją. 36. Podaj równanie bilansu energii dla systemu otwartego. Poziomym kanałem o stałym przekroju przepływa azot (gaz doskonały). Do gazu doprowadzany jest stały strumień ciepła Q & tak, Ŝe jego temperatura wzrasta do t =000 [ o C]. Parametry początkowe wynoszą odpowiednio t =500 [ o C],. Oblicz strumień doprowadzonego ciepła. 37. Wyjaśnij pojęcie stanu ustalonego w odniesieniu do zamkniętego i otwartego systemu termodynamicznego. 38. O czym mówi zasada wzrostu entropii. 39. O czym mówi twierdzenie Carnota. Jaki obieg termodynamiczny ma największą sprawność i dlaczego? 40. Podaj zasadę wzrostu entropii dla systemu termodynamicznego otwartego. 4. Udowodnij, Ŝe w układzie współrzędnych T-s izochora jest bardziej stroma od izobary. n 4. Dla mieszaniny udowodnij zaleŝność: R m,i = Rij g j. Oblicz indywidualną stałą gazową j= mieszaniny gazów o udziałach molowych y CO = 0. 5, y NO = 0. 5, reszta CO. 43. mol dwuatomowego gazu doskonałego został spręŝony adiabatycznie odwracalnie od ciśnienia p = [bar ] do p =5 [bar]. Temperatura początkowa gazu wynosi t =0 [ o C]. Oblicz prace techniczną i bezwzględną. Przedstaw je na wykresie w układzie P V, T-S. 44. Trójatomowy gaz doskonały realizuje odwracalny obieg Otto. Oblicz sprawność obiegu jeŝeli wiadomo, Ŝe podczas kompresji izentropowej temperatura gazu wzrosła 6-krotnie. Przedstaw obieg w układzie p-v i T-s. 45. Na podstawie zasady wzrostu entropii udowodnij słuszność stwierdzenia : Nie moŝna zbudować cyklicznie działającego silnika, który całkowicie zamienia ciepło na pracę. 46. W oparciu o zasadę wzrostu entropii udowodnij, Ŝe ciepło nie moŝe samorzutnie przejść ze źródła o temperaturze niŝszej do źródła o temperaturze wyŝszej. 47. Wyjaśnij na czym polega carnotyzacja (regeneracja) obiegu. Jaki warunek musi być spełniony aby moŝliwe było zastosowanie carnotyzacji w obiegu Braytona? 48. W zbiorniku o objętości V= [m 3 ] znajduje się n= [kmol] mieszaniny gazów doskonałych o udziałach masowych : go = 0. 5, gco = 0. 5, g 0. 5 N =. W wyniku ogrzania gazu nastąpił wzrost temperatury od t =0 do t =500 [ o C]. Oblicz ile doprowadzono ciepła do gazu oraz pracę techniczną. Przedstaw przemianę w układzie p-v i T-S.

4 49. Udowodnij, Ŝe sprawność obiegu Braytona wyraŝa się zaleŝnością : obieg w układzie p-v i T-s. tb.przedstaw π η = κ κ 50. Udowodnij, Ŝe sprawność obiegu Otto wyraŝa się zaleŝnością: η to =.Przedstaw obieg w ε κ układzie p-v i T-s. 5. Udowodnij, Ŝe zastępcza mas cząsteczkowa mieszaniny wyraŝa się zaleŝnością M = y M. n m i i i= 5. Jaka jest definicja sprawności wewnętrznej dla spręŝania adiabatycznego. Przedstaw tą przemianę w układzie p-v i T-S. Trójatomowy gaz doskonały został spręŝony adiabatycznie nieodwracalnie od temperatury 00 do 800 [ o C]. Ciśnienie gazu wzrosło od do 5 [bar]. Oblicz sprawność wewnętrzną procesu spręŝania. 53. Jaka jest definicja sprawności wewnętrznej dla rozpręŝania adiabatycznego. Przedstaw przemianę w układzie p-v i T-S. Jednoatomowy gaz doskonały został rozpręŝony adiabatycznie nieodwracalnie. Dal następujących danych : p =6 [bar], p = bar, t =000 [ o C], t =00 [ o C] oblicz sprawność wewnętrzną. 54. Przedstaw dowód na to, Ŝe temperatura gazu doskonałego podczas dławienia izentalpowego nie ulega zmianie. 55. W jaki sposób naleŝy obliczyć pracę techniczną i bezwzględną gazu doskonałego w przemianie izobarycznej. Przedstaw interpretację graficzną pracy w tej przemianie w układzie p-v. mol H O (g. doskonały) został ogrzany izobarycznie (p=000 [kpa] ) tak, Ŝe jego temperatura wzrosła od 00 do 800 [ o C]. Oblicz pracę techniczną i bezwzględną oraz końcową objętość. 56. W jaki sposób naleŝy obliczyć pracę techniczną i bezwzględną gazu doskonałego w przemianie izochorycznej. Przedstaw interpretację graficzną pracy w tej przemianie w układzie p-v. mol CO (gaz doskonały) został ogrzany izochorycznie (V=[m 3 ] ) tak, Ŝe jego temperatura wzrosła od 00 do 800 [ o C]. Oblicz pracę techniczną i bezwzględną oraz o ile wzrosło ciśnienie. 57. Wyprowadź wzór na przyrost entropii gazu doskonałego w przemianie izotermicznej. czy moŝe on być stosowany do obliczania entropii gazów półdoskonałych. mole CO (g. półdoskonały) został spręŝony izotermicznie (t=00 [ o C] ) tak, Ŝe ciśnienie wzrosło od do 7 bar. Oblicz przyrost entropii. 58. Udowodnij, Ŝe dla przemiany adiabatycznej odwracalnej g. doskonałego słuszne jest równanie L t =κl. 59. Wyprowadź wzór na zaleŝność T=T(S) dla przemiany izobarycznej gazu doskonałego. 60. Wyprowadź wzór na zaleŝność T=T(S) dla przemiany izochorycznej gazu doskonałego. 6. Udowodnij, Ŝe w układzie współrzędnych T-S izochora jest bardziej stroma od izobary. 6. Przedstaw przemianę izobaryczną pary wodnej na wykresach w układzie p-v, T-s, h-s. Oblicz ciepło pochłonięte przez [kg] pary wodnej oraz oblicz pracę techniczną i bezwzględną jeŝeli parametry pary zmieniły się od v =.4 [m 3 /kg], p = [bar] do t =500 [ o C]. Zinterpretuj graficznie na wykresach ciepło i pracę. 63. Przedstaw przemianę izotermiczną pary wodnej w układzie p-v, T-s, h-s. Oblicz ciepło pochłonięte przez [kg] oraz oblicz pracę techniczną i bezwzględną jeŝeli parametry pary zmieniły się od stanu p =5 [bar], x = do p =0.5 [ bar]. Zinterpretuj graficznie na wykresach ciepło i pracę.

5 64. Przedstaw przemianę izochoryczną pary wodnej na wykresach w układzie p-v, T-s, h-s. Oblicz ciepło, pracę techniczną i bezwzględną, jeŝeli parametry [kg] pary wodnej zmieniły się od stanu p =5 [bar], x =0.9 do stanu t =00 [ o C]. Przedstaw interpretację graficzną pracy i ciepła. 65. Przedstaw przemianę izentropową pary wodnej na rysunkach w układzie p-v, T-s, h-s. Oblicz ciepło, pracę techniczną i bezwzględną dla [kg] pary wodnej, której parametry zmieniły się od p =0.0 [bar], x =0.86 do p =50 bar. 66. Narysuj schemat klasycznej siłowni parowej realizującej obieg Clausiusa - Rankine a oraz wymień realizowane przemiany i przedstaw je na rys. w układzie p-v, T-s, h-s. Oblicz sprawność obiegu Clausiusa - Rankine a dla następujących danych : ciśnienie i temperatura pary za kotłem p=3 [MPa], t=500 [ o C], ciśnienie pary w skraplaczu p=0.005 [MPa]. 67. Oblicz moc potrzebną do napędu pompy zasilającej kocioł parowy, jeŝeli pompa spręŝa izentropowo wodę od ciśnienia p=0.005 [MPa] do p=3 [MPa], a masowe natęŝenie przepływu wody przez pompę wynosi 0 [kg/s]. 68. Narysuj schemat lewobieŝnego spręŝarkowego obiegu chłodniczego realizującego obieg Lindego oraz przedstaw przemiany występujące w tym obiegu na wykresach w układzie p-v, T-s, h-s, lgp-h 69. Suche powietrze zostało nawilŝone wodą w ilości 0 g H O na kg powietrza suchego i ma następujące parametry : p= [bar], t=40 [ o C]. Określ wilgotność względną i zawartość wilgoci. 70. Suche powietrze zostało nawilŝone wodą w ilości 0 g H O na kg powietrza suchego i ma następujące parametry : p= [bar], t=40 [ o C]. Określ temperaturę punktu rosy. 7. Suche powietrze zostało nawilŝone wodą w ilości 0 g H O na kg powietrza suchego i ma następujące parametry : p= [bar], t=40 [ o C]. Określ wilgotność bezwzględną oraz ciśnienie cząstkowe pary wodnej zawartej w powietrzu. 7. Podaj definicję temperatury punktu rosy. 73. Na podstawie wykresu h-x (Moliera) dla powietrza oraz temperatury termometru suchego i mokrego, które wynoszą odpowiednio t s =30 [ o C], t m =0 [ o C], określ wilgotność względną, zawartość wilgoci oraz temperaturę punktu rosy.