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 pHg= 13595 кг/м3, рН2О=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, Ризб=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 ср=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=tос=20 °С до t2=700 °С. Температура нагревателя tнг=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 tос=20 °С. Лед тает, и вода нагревается до температуры окружающей среды t2=toc. 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 срл=2,03 кДж/(кг-К), удельную теплоемкость воды срж=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 сРн2о=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 срН2О=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=toc=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, рос=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: tос=20 °С, рос=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 toc=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=toc=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 toc=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 (ΔSТО, ΔЕТО) и за счет выброса уходящих газов в атмосферу с температурой tос=5 °С (ΔSУХ, ΔЕУХ). Процессы теплообмена и изменение энтропии системы показать в T,S- диаграмме. Принять постоянными изобарные теплоемкости газов ср=1 кДж/(кг•К) и воды срН2О=4,187 кДж/(кг•К).
Скачать решение по теплофизике задача 40 (цена 150р)