Пример готовой контрольной работы по предмету: Физика
Содержание
5.202. Идеальная холодильная машина работает как тепловой насос по обратному циклу Карно. При этом она берет тепло от воды с температурой t 2 = 2° С и передает его воздуху с температурой t 2 = 27° С. Найти: а) коэффициент η
1. отношение количества теплоты, переданного воздуху за некоторый промежуток времени, к количеству теплоты, отнятому за это же время от воды; б) коэффициент η
2. отношение количества теплоты, отнятого за некоторый промежуток времени от воды, к затраченной на работу машины энергии за этот же промежуток времени (коэффициент η
2. называется холодильным коэффициентом машины); в) коэффициент η 3 отношение затраченной на работу машины энергии за некоторый промежуток времени к количеству теплоты, переданному за это же время воздуху (коэффициент η 3 к. п. д. цикла).
Найти соотношение между коэффици-ентами η 1 , η 2 и η 3 .
5.203. Идеальная холодильная машина, работающая по обратному циклу Карно, передает тепло от холодильника с водой при температуре t 1 = 0° С кипятильнику с водой при температуре t 2 = 100° С. Какую массу m 2 воды нужно заморозить в холодильнике, чтобы превратить в пар массу m 1 = 1 кг воды в кипятильнике?
5.204. Помещение отапливается холодильной машиной, работающей по обратному циклу Карно. Во сколько раз количество теплоты Q, получаемое помещением от сгорания дров в печке, меньше количества теплоты Q׳ , переданного помещению холодильной машиной, которая приводится в действие тепловой машиной, потребляющей ту же массу дров? Тепловой двигатель работает между температурами t 1 = 100° C и t 2 = 0° С. Помещение требуется поддерживать при температуре t’1 = 16° С. Температура окружающего воздуха t’2 = -10° С.
5.205. Рабочий цикл идеальной паровой машины изображен на рисунке. В начале доступа пара из котла в цилиндр давление в нем возрастает при V0 = const от р0 до р1 (ветвь АВ).
При дальнейшем поступлении пара до объема V1 поршень движется слева на-право при р1 = const (ветвь ВС).
При дальнейшем движении поршня вправо доступ пара из котла в цилиндр прекращается, происходит адиабатическое расширение пара д объема V2 (ветвь CD).
При крайнем правом положении поршня пар из цилиндра выходит в холодильник давление падает при V2 = const до давления р0 (ветвь DE).
При обратном движении поршень выталкивает оставшийся пар при р0 = const; объем при этом уменьшается от V2 до V0 (ветвь ЕА).
Найти работу A этой машины, совершаемую за каждый цикл, если V0=0,5 л, V1 = 1,5 л, V2 = 3 л, р0 = 0,1 МПа, р1 = 1,2 МПа и показатель адиабаты γ = ср / сv = 1,33 .
5.206. Паровая машина мощностью Р=14,7 кВт потребляет за время t = 1 ч работы массу m = 8,1 кг угля с удельной теплотой сгорания q =
3. МДж/кг. Температура котла t 1 = 200° С, температура холодильника t 2 = 58° С. Найти фактический к. п. д. η машины и сравнить его с к. п. д. η’ идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно между теми же температурами.
5.207. Паровая машина мощностью Р = 14,7 кВт имеет площадь поршня S = 0,02 м 2; ход поршня h = 45 см. Изобарический процесс ВС ( рис.) происходит при движении поршня на одну треть его хода. Объемом V0, по сравнению с объемами V1 и V2, пренебречь. Давление пара в котле p 1 =1,6 МПа давление пара в холодильнике p 2 = 0,1 МПа, Сколько циклов за время t = 1 мин делает машина, если показатель адиабаты γ = 1,3 ?
5.208. Цикл карбюраторного и газового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания изображен на рисунке. При первом ходе поршня в цилиндр всасывается горючее (в карбюраторных двигателях горючая смесь представляет собой смесь паров бензина с воздухом, приготовляемую в карбюраторах, в газовых двигателях рабочая смесь «газ воздух» поступает из газогенераторной установки), при этом р0 = const и объем увеличивается от V2 до V1 (ветвь АВ).
При втором ходе поршня горючее адиабатически сжимается от V1 до V2, при этом температура повышается от Т 0 до T1 и давление от p 0 до p 1 (ветвь ВС).
Далее происходит зажигание (взрыв) горючего от искры; при этом давление возрастает от p 1 до р2 при V2 = const и температура возрастает от T1 до Т 2 (ветвь CD).
Третий ход поршня адиабатическое расширение горючего от V2 до V1 , температура падает до Т 3 (ветвь DE рабочий ход).
При крайнем положении поршня (точка Е) открывается выпускной клапан, давление падает при V1 = const до р0 (ветвь ЕВ).
Четвертый ход поршня изобарическое сжатие (ветвь ВА выталкивание отработанного газа).
Найти к. п. д. η цикла, если степень сжатия V1/V2=5 и показатель адиабаты γ = 1,33.
5.209. В цилиндрах карбюраторного двигателя внутреннего сгорания газ сжимается политропически до V2 = V1/6. Начальное давление p 1 =
90 кПа, начальная температура t 1 = 127° С. Найти давление р2 и температуру t 2 газа в цилиндрах после сжатия. Показатель политропы n = 1,3.
5.210. В цилиндрах карбюраторного двигателя внутреннего сгорания газ сжимается политропически так, что после сжатия температура газа становится равной t 2 = 427° С. Начальная температура t 1 = 140° С газа. Степень сжатия V2 / V1 = 5,8. Найти показатель политропы n.
5.211. Диаметр цилиндра карбюраторного двигателя внутреннего сгорания D = 10 см, ход поршня h = 11 см. Какой объем V должна иметь камера сжатия, если известно, что начальное давление газа p 1 = 0,1 МПа, начальная температура газа t 1 = 127° С и давление в камере после сжатия р2 = 1 МПа? Какова будет температура t 2 газа в камере после сжатия? Найти работу А, совершенную при сжатии. Показатель политропы n = 1,3 .
Выдержка из текста
5.206. Паровая машина мощностью Р=14,7 кВт потребляет за время t = 1 ч работы массу m = 8,1 кг угля с удельной теплотой сгорания q =
3. МДж/кг. Температура котла t 1 = 200° С, температура холодильника t 2 = 58° С. Найти фактический к. п. д. η машины и сравнить его с к. п. д. η’ идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно между теми же температурами.
Решение:
Работа, совершаемая паровой машиной определяется выражением:
A=P*t (1).
Теплота, выделяемая при сгорании угля — уравнением:
Q=q*m (2).
Фактический к.п.д. машины равен:
η=A/Q (3).
Или с учетом выражений (1) и (2), имеем:
η=A/Q=P*t/q*m=0,198 или 19,8%.
К.п.д. идеальной тепловой машины определяется по формуле:
η’= (T1-T2)/T1 = 0,3 или 30%.
Ответ: η = 19,8% ; η’= 30%.
