Задачи по теплофизике

1. Манометр газового баллона показывает давление 0,9 МПа, столбик ртути в барометре имеет высоту 730 мм при температуре в помещении 30 °С. Определить абсолютное давление газа в баллоне в мегапаскалях.
Скачать решение по теплофизике задача 1 (цена 100р)

---

2. В сосуде вместимостью 0,4 м3 находится 0,8 кг газа. Определить его удельный объем, плотность и удельный вес в СИ.

3. Манометр парового котла показывает давление 15 кгс/см². Показания ртутного барометра при температуре в котельной 25 °С составляют 750 мм рт.ст. Определить абсолютное давление в котле в технических атмосферах, в барах и в паскалях.

4. Пневматический пресс с диаметром поршня 0,4 м действует с силой 635000 Н. Определить абсолютное давление воздуха в цилиндре пресса в атмосферах, в барах и в паскалях, если барометрическое давление Во=745 мм рт. ст.
Скачать решение по теплофизике задача 4 (цена 100р)

---

5. Разрежение в газоходе котла измеряется при помощи тягомера с наклонной трубкой (рис. 1.2). Угол наклона трубки ф=30°. В качестве измерительной жидкости залит керосин с плотностью 0,8 г/см3. Определить абсолютное давление в газоходе котла в барах, паскалях, в технических атмосферах при отсчете по наклонной шкале трубки прибора L=220 мм и барометрическом давлении в котельной (приведенном к 0 °С) В₀=740 мм рт.ст.

Рис. 1.2 - Измерение разрежения тягомером
Скачать решение по теплофизике задача 5 (цена 100р)

---

6. Для определения давления газа к сосуду подключен U-образный ртутный манометр (рис.1.3). Высота столба ртути H₁=500 мм. Над ртутью в правом колене находится вода. Высота водяного столба H₂=200 мм. Барометрическое давление В₀=742 мм рт.ст. Определить абсолютное давление газа в сосуде в миллиметрах ртутного столба и в барах.

Рис. 1.3. Измерение давления U- образным манометром
Скачать решение по теплофизике задача 6 (цена 100р)

---

7. В конденсаторе паровой турбины поддерживается абсолютное давление р=0,04 бар. Каковы будут показания вакуумметров, проградуированных в килопаскалях и в миллиметрах ртутного столба, если в одном случае показание барометра (приведенного к 0 С) составляет 735 мм рт. ст., а в другом − 764 мм рт.ст.?

Скачать решение по теплофизике задача 7 (цена 100р)

---

8. Манометр, установленный в открытой кабине самолета, находящегося на земле, и измеряющий давление масла в двигателе, показывает 6 кгс/см² при показаниях барометра 752 мм рт.ст.
1) Каково абсолютное давление масла, выраженное в бар, кгс/см², мм рт.ст., мм вод. ст.?
2) Каковы будут показания манометра в этих же единицах после подъема самолета на некоторую высоту, где атмосферное давление составляет 442,5 мм рт.ст., если абсолютное давление масла в двигателе остается неизменным? Ускорение свободного падения считать нормальным (g=9,81 м/с²), не зависящим от высоты подъема самолета. Плотность ртути и воды принять соответственно при 0 и 4 °С p_Hg= 13595 кг/м³, р_Н2О=1000 кг/м³.
Скачать решение по теплофизике задача 8 (цена 100р)

---

9. Определить абсолютное давление в воздухопроводе (рис. 1.4), если измерение давления ведется микроманометром. Длина трубки микроманометра, заполненная жидкостью, L = 180 мм. Трубка наклонена под углом φ = 30°, а рабочая жидкость - спирт с плотностью 0,8 г/см³. Показания барометра 0,1020 МПа. Давление определить в мегапаскалях, миллиметрах ртутного столба и в кгс/см².

Рис. 1.4. Измерение давления микроманометром
Скачать решение по теплофизике задача 9 (цена 100р)

---

10. В баллоне вместимостью 0,9 м³ находится кислород при температуре 17 °С. Присоединенный к баллону вакуумметр показывает 600 мм вод. ст. Барометрическое давление В₀=740 мм рт.ст. Определить массу газа в баллоне.
Скачать решение по теплофизике задача 10 (цена 100р)

---

11. Определить объем 1 киломоля идеального газа при нормальных физических условиях. Нормальные физические условия: р=760 мм рт.ст., t=0 °С.
Скачать решение по теплофизике задача 11 (цена 100р)

---

12. Определить удельный объем идеального газа кислорода О₂ (32 кг/кмоль) при давлении 1 бар и температуре 20 °С.

Скачать решение по теплофизике задача 12 (цена 100р)

---

13. При нормальных физических условиях идеальный газ имеет объем 5 м³. Какой объем займет газ при давлении 5 бар и температуре 265 °С? Нормальные физические условия: р=760 мм рт.ст., t=0 °С.

---

14. Абсолютное давление азота (N₂) в жестком сосуде при комнатной температуре t=20 °С составляет р=2,2 МПа. В сосуде азот нагревается, причем известно, что предельное избыточное давление, при котором возможна безопасная работа сосуда, Р_изб=6 МПа. Определить предельную допустимую температуру нагрева газа в сосуде. Газ считать идеальным, а атмосферное давлении В=0,1 МПа.
Скачать решение по теплофизике задача 14 (цена 100р)

---

15. Начальное состояние азота (N₂) задано параметрами: t=200°С, v=l,9 м³/кг. Азот нагревается при постоянном давлении, при этом удельный объем его увеличивается в три раза. Определить конечную температуру азота, считая его идеальным газом.
Скачать решение по теплофизике задача 15 (цена 100р)

---

16. В жесткий резервуар вместимостью 3 м³ компрессором нагнетается азот (N₂), избыточное давление в резервуаре повышается от 0,2 до 2,5 бар, а температура от 25 до 75 °С. Барометрическое давление B₀=750 мм рт.ст. Определить массу азота, поступившего в резервуар. Считать азот идеальным газом.
Скачать решение по теплофизике задача 16 (цена 100р)

---

17. В цилиндре с подвижным поршнем находится кислород при разрежении (вакууме), равном 42,7 кПа. Барометрическое давление составляет 745 мм рт. ст. При постоянной температуре кислород сжимается до достижения избыточного давления Ри=1,2 МПа. Во сколько раз изменится объем кислорода?
Скачать решение по теплофизике задача 17 (цена 100р)

---

18. Дирижабль с мягкой оболочкой, наполненной водородом, при атмосферном давлении В=600 мм рт.ст. и t=2 °С должен иметь подъемную силу, обеспечивающую его горизонтальный полет, при общей массе груза 5000 кг (включая массу оболочки дирижабля без водорода). Определить объем оболочки дирижабля, считая воздух (М=28,96кг/кмоль) и водород идеальными газами.
Скачать решение по теплофизике задача 18 (цена 100р)

---

19. На сжатие 1 кг газа затрачено 500 кДж работы, при этом внутренняя энергия газа увеличивается на 350 кДж. Определить, подводится или отводится теплота к газу и ее количество.

20. На сжатие 1 кг газа затрачено 500 кДж работы, при этом внутренняя энергия газа увеличивается на 350 кДж. Определить, подводится или отводится теплота к газу и ее количество
Скачать решение по теплофизике задача 20 (цена 150р)

---

21. Мощность турбогенератора 200 МВт, а его КПД составляет 99 %. Охлаждение генератора производится водородом с теплоемкостью Ср=14,3 кДж/(кг·К). Считая, что вся теплота потерь отводится водородом, изобарно нагревающимся при прохождении через генератор на 30 °С, определить его секундный массовый расход.
Скачать решение по теплофизике задача 21 (цена 150р)

---

22 Какое минимальное количество охлаждающей воды при р=соnst следует подавать на колодки тормоза, если мощность двигателя 55 кВт, а 20% теплоты трения рассеивается в окружающей среде. Температура охлаждающей воды 10 С, а предельно допустимая температура воды на выходе 80 C, теплоемкость воды с_р=4,187 кДж/(кг•C) принять постоянной.

Скачать решение по теплофизике задача 22 (цена 150р)

---

23 С помощью электронагревателя (рис.8.2) 10 кг воздуха изобарно нагреваются от температуры внешней среды t₁=t_ос=20 °С до t₂=700 °С. Температура нагревателя t_нг=1000°С остается постоянной. Определить увеличение энтропии системы и потерю возможной работы – эксергии за счет необратимости этого процесса теплообмена. Cчитать cистему замкнутой изолированной, а воздух идеальным двухатомным газом с cр=const.

Рис. 8.2. Необратимый процесс теплообмена в T,S- диаграмме

Скачать решение по теплофизике задача 23 (цена 150р)

---

24. Двигатель работает по обратимому циклу Карно в интервале температур t₁=300°С и t₂=50°С и производит работу в 420 кДж. Определить термический КПД цикла и количество теплоты, сообщенное рабочему телу и отведенное от него.
Скачать решение по теплофизике задача 24 (цена 150р)

---

25. Холодильная установка работает по обратимому циклу Карно в интервале температур t₁=20 °С и t₂= -20 °С и затрачивает работу в количестве 100 кДж. Определить холодильный коэффициент цикла и его холодопроизводительность Q₂
Скачать решение по теплофизике задача 25 (цена 150р)

---

26 Отопительная установка (тепловой насос) работает по обратимому циклу Карно в интервале температур t₁=100 °С и t₂=10 °С, затрачивая работу в количестве 100 кДж. Определить отопительный коэффициент цикла и его теплопроизводительность Q₁.
Скачать решение по теплофизике задача 26 (цена 150р)

---

27. Определить термический КПД и работу цикла, изображенного на рис. 4.2, если рабочее тело представляет многоатомный идеальный газ с =29,7 кг/кмоль, а параметры цикла в характерных точках заданы величинами: Р₁=1 бар, t₁=27 °С, V₄=0,5 м³, V₁/V₂= 2, Р₃/Р₂=4. Сравнить термический КПД этого цикла с КПД цикла Карно, работающего в интервале максимальной и минимальной температур данного цикла

Скачать решение по теплофизике задача 27 (цена 150р)

---

28. Электрический нагреватель мощностью 1 кВт, имея постоянную температуру 100 °С, обогревает помещение с температурой 20 °С в течение одного часа. Определить изменение энтропии данной системы, если температура в помещении за этот период не изменилась. Показать процессы передачи теплоты и увеличение энтропии системы в T-S-диаграмме.
Скачать решение по теплофизике задача 28 (цена 150р)

---

29. 100 кг льда с t₁= -10 °С помещены в окружающую среду с t_ос=20 °С. Лед тает, и вода нагревается до температуры окружающей среды t₂=t_oc. Давления льда и воды равны давлению окружающей среды и постоянны. Определить изменение энтропии Н₂О и системы в результате этого процесса. Показать процессы передачи теплоты и изменение энтропии системы в T,S- диаграмме. В расчете принять постоянными следующие величины: удельную теплоту таяния льда =333 кДж/кг, удельную теплоемкость льда с_рл=2,03 кДж/(кг-К), удельную теплоемкость воды с_рж=4,187 кДж/(кг-К).

Скачать решение по теплофизике задача 29 (цена 150р)

---

30 В термосе находится 1 кг воды при температуре 100°С, температура окружающей среды 20°С. После открытия крышки термоса температура воды в нем снизилась до 50°С. Определите изменение энтропии данной системы, приняв изобарную теплоемкость воды постоянной и равной 4,187 кДж/(кг-К). Показать процессы в T, S-диаграмме.
Скачать решение по теплофизике задача 30 (цена 150р)

---

31. В бак, содержащий 20 кг воды с t₁= 10 °С, вливается 15 кг воды с t₂=80 °С. Считая бак адиабатной оболочкой, а процесс смешения изобарным с постоянной теплоемкостью воды с_Рн2о=4,19 кДж/(кг-К), определить возрастание энтропии системы за счет необратимости процесса смешения воды и потерю максимально возможной работы (эксергии) системы при температуре внешней среды 5 °С.
Скачать решение по теплофизике задача 31 (цена 150р)

---

32. Два куска льда массой по 1 кг каждый имеют температуру 0 С и давление 1 бар. Происходит механическое взаимодействие этих кусков друг с другом в виде трения, они взаимодействуют гладкими поверхностями без разрушения (рис. 8.5). На перемещение кусков затрачивается работа в количестве 100 кДж. Определить количество расплавившегося льда в результате такого взаимодействия и увеличение энтропии системы, если считать, что теплообмен с окружающей средой отсутствует. Изобразить этот процесс в Т,S- диаграмме. Принять удельную теплоту плавления льда равной 333 кДж/кг.

Скачать решение по теплофизике задача 32 (цена 150р)

---

33. В бак, где находится 20 кг льда при температуре 0 °С, вливается 15 кг воды с температурой 80 °С (рис. 8.6). Давление воды и льда равно атмосферному давлению. Не учитывая теплообмена с внешней средой, определить изменение энтропии этой системы при переходе ее в равновесное состояние. Принять удельную теплоту плавления льда равной 333 кДж/кг, а теплоемкость воды с_рН2О=4,187 кДж/(кг•К).

34. Определить возрастание энтропии системы при диффузионном смешении азота (N₂) и водорода (Н₂) (рис. 4.6). Задано: V₁=l м³; V₂=2 м³; p₁=p₂=l бар; t₁=t₂=t_oc=30°С. Газы считать идеальными.

Скачать решение по теплофизике задача 34 (цена 150р)

---

35. Определить удельную эксергию в объеме идеального воздуха при t₁=400 °С и p₁ =10 бар, если окружающая среда имеет параметры: t =20 °С, р_ос=1 бар. Воздух считать идеальным двухатомным газом с =28,96 кг/кмоль.
Скачать решение по теплофизике задача 35 (цена 150р)

---

36. Определить удельную эксергию в объеме водяного пара при t₁=300 °С и р1=10 бар, если окружающая среда имеет параметры: t_ос=20 °С, р_ос=1 бар.
Скачать решение по теплофизике задача 36 (цена 150р)

---

37. Определить эксергию источника теплоты с Т=500K=const, отдающего 100 кДж теплоты, если температура окружающей среды t_oc=20 °С. Показать эксергию в T,S- диаграмме.
Скачать решение по теплофизике задача 37 (цена 150р)

---

38. Определить эксергию источника теплоты в виде 1 кг водяного пара, изобарно охлаждающегося от p₁=10 бар и t₁=500 °С до температуры окружающей среды t₂=t_oc=20 °С. Показать эксергию в T, S- диаграмме.
Скачать решение по теплофизике задача 38 (цена 150р)

---

39. Определить изменение энтропии системы и потерю эксергии источника теплоты с t₁= 1500 °С =const, отдающего 1000 кДж теплоты другому телу с постоянной температурой t₂=500°C=const, если температура окружающей среды to_c=20°С.
Скачать решение по теплофизике задача 39 (цена 150р)

---

40. В водогрейном котле 100т воды изобарно нагревается от 12 до 120°С за счет теплоты изобарно охлаждающихся газов от 1500 до 200 °С, которые в дальнейшем выбрасываются через дымовую трубу в окружающую среду. Определить возрастание энтропии данной системы и потерю возможной работы (эксергии) за счет необратимости процесса теплообмена (ΔS_ТО, ΔЕ_ТО) и за счет выброса уходящих газов в атмосферу с температурой tос=5 °С (ΔS_УХ, ΔЕ_УХ). Процессы теплообмена и изменение энтропии системы показать в T,S- диаграмме. Принять постоянными изобарные теплоемкости газов с_р=1 кДж/(кг•К) и воды с_рН2О=4,187 кДж/(кг•К).
Скачать решение по теплофизике задача 40 (цена 150р)

---