Общие и индивидуальные параметры задачи

В сосуде объемом V = 1 литр находится газ, нагреваемый от некоторого начального состояния, обозначаемого индексом «1», до конечного (индекс «2»).

В начальном состоянии температура газа t₁ = 27⁰C.

Газ нагревается до температуры t₂. При этом его манометрическое давление удваивается, т.е. Р_м2 = 2Р_м1.

Кроме того, считаются заданными тип газа и его манометрическое давление Р_м1 в начальном состоянии. Эти данные представлены в таблице индивидуальных вариантов (см. Раздел 2.5.).

Требуется определить:

- массу газа в сосуде, М;

- абсолютное давление в начальном состоянии, Р₁;

- удельный объем газа в начальном и конечном состояниях, V₁ и V₂;

- конечную температуру газа, Т₂, t₂.;

- конечное абсолютное давление, Р₂;

- количество теплоты, полученное 1кг газа при нагревании, q₁₂;

- количество теплоты, полученное всей массой газа, Q₁₂.

Количество полученной теплоты определяется с учетом температурной зависимости теплоемкости газа на интервале его нагрева по формуле

q₁₂ = C_v/_t1^t2(t₂ - t₁ ), (1)

в которой

C_v/_t1^t2 = (C_v/₀^t2 ´ t₂ - C_v/₀^t1 ´ t₁) / (t₂ - t₁ ) (2)

есть средняя удельная массовая изохорная теплоемкость газа на интервале его нагрева от t₁ до t₂;

C_v/₀^t1 и C_v/₀^t2 - средние теплоемкости на стандартных интервалах температур 0 ¸ t₁ и 0 ¸ t₂, определяемые из таблиц Приложения (см. раздел 2.4).

Теоретический материал, относящийся к данной работе, содержится в литературе [1], гл. 1, §1, 3.

Порядок выполнения работы

Вычислительные процедуры выполняются в следующем порядке:

- по таблице элементов Менделеева определяется молярная масса газа m,кг/кмоль;

- определяется газовая постоянная R, Дж/(кг.·К);

- находится абсолютное давление Р₁;

- из уравнения Клапейрона находится удельный объем V₁, м³/кг;

- вычисляется плотность газа r₁;

- находится масса газа М;

- определяется удельный объем V₂;

- находится температура Т₂, t₂.;

- с помощью формулы (2) и таблицы Приложения определяется средняя теплоемкость;

- по формуле (1) вычисляется теплота q₁₂;

- определяется теплота Q₁₂.

Перечень контрольных вопросов

Из чего складывается понятие идеального газа?

Назовите параметры состояния идеального газа.

Каким образом параметры состояния идеального газа связаны между собой в уравнении Клапейрона?

Что такое молярная масса?

Чем различаются газовая и универсальная газовая постоянные?

Что такое удельная массовая и удельная молярная теплоемкость?

Дайте определение изохорной и изобарной теплоемкостям.

В какой форме в теплотехнических расчетах учитывается температурная зависимость теплоемкости?

Приложение

Средние удельные массовые изохорные теплоемкости некоторых газов на интервале температур 0 ¸t, кДж/(кг.К).

t, 0С	Кислород, О2	Водород, Н2	Диоксид углерода, СО2	Диоксид серы, SО2
	0,6548	10,071	0,6259	0,477
	0,6632	10,228	0,6770	0,507
	0,6753	10,297	0,7214	0,532
	0,6900	10,322	0,7599	0,557
	0,7051	10,353	0,7938	0,578
	0,7193	10,384	0,8240	0,595
	0,7327	10,417	0,8508	0,607
	0,7448	10,463	0,8746	0,624
	0,7557	10,517	0,8964	0,632
	0,7658	10,581	0,9157	0,645
	0,7750	10,652	0,9332	0,653
	0,7834	10,727	0,9496	0,662
	0,7913	10,810	0,9638	0,666

Варианты индивидуальных заданий

Вариант	Рм1, МПа	Тип газа	Вариант	Рм1, МПа	Тип газа
	0,1	О2		0,6	SО2
	0,4	Н2		0,6	Н2
	0,3	SО2		0,8	СО2
	0,2	О2		0,4	О2
	0,2	СО2		0,7	SО2
	0,4	SО2		0,4	СО2
	0,5	Н2		0,5	О2
	0,3	СО2		0,6	СО2
	0,3	О2		0,8	SО2
	0,5	SО2		0,7	Н2