Явления переноса

1.22. Почему и во сколько раз теплопроводность водорода больше теплопроводности воздуха?

2.23. Найти вязкость азота, теплопроводность которого равна l = = 29,44 мВт/(м×К).

Ответ: h = 2,53 мкПа×с.

3.23. Коэффициент диффузии и вязкость кислорода при некоторых условиях равны D = 1,22×10^-5 м²/с и h = 19,5 мкПа×с. Найти среднюю арифметическую скорость молекул кислорода.

Ответ: v = 440 м/с.

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.23. Обоснуйте утверждение, что универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К) численно равна работе изобарного расширения 1 моля идеального газа при повышении его температуры на 1 К.

2.23. Один моль азота, занимавший при давлении 1,01·10⁵ Па и температуре 0 °С объем 22,4 л, адиабатно сжимают до объема, равного половине начального. После чего газ изотермически расширяется до первоначального объема. Найти конечное давление и температуру газа, а также совершенную им работу при изотермическом расширении.

Ответ: 0,13 МПа; 360 К; 2074 Дж.

3.23. Кислород (О₂), находящийся в стальном баллоне емкостью 100 л, при температуре 17 °С имеет давление 0,5 МПа. Какое количество теплоты нужно сообщить азоту, чтобы его давление возросло до 1,5 МПа?

Ответ: 250 кДж.

4.23. В герметично закрытом сосуде объемом 2 л находится одинаковое по массе количество азота (N₂) и аргона. Давление в сосуде 0,1 МПа. Температура газовой смеси 273 К. Найти количество теплоты, необходимое для нагревания этой смеси на 100 К.

Ответ: 155 Дж.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

1.20. Определите коэффициент передачи тепла теплового насоса.

2.23. Холодильная машина, работающая по обратному циклу Карно, совершает за один цикл работу А = 50 кДж, при температурах холодильника t ₂ = -5 °С и окружающего воздуха t ₂ = 27 °С. Найти количество теплоты Q ₁, переданное машиной атмосфере.

Ответ: Q ₁ = 456 кДж.

3.23. Система отопления в коттедже работает следующим образом: холодильная машина забирает тепло из уличного воздуха (t ₂ = 0 °С) и отдает его воде в отопительной системе (работает с помощью паровой машины при температуре котла t ₁ = 200 °С, температура воды в отопительной системе, являющейся охладителем паровой машины, t ₃ = 50 °С). Определить количество тепловой энергии, получаемой системой отопления, на 1 Дж химической энергии топлива.

Ответ: Q = 2,73 Дж.

4.23. Цикл тепловой машины состоит из изотермы, адиабаты и изобары, причем изотермический процесс происходит при минимальной температуре цикла. Степень сжатия одноатомного газа равна Р ₁/ Р ₂ = 2. Найти КПД цикла.

Ответ: h = 0,134.