Термодинамические процессы. 
Термодинамические процессы

Задача № 1. Определить газовую постоянную смеси

Смесь, состоящая из М1 киломолей азота и М2 киломолей кислорода с начальными параметрами р1=1 МПа и Т1=1000 К, расширяется до давления р2. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и по политропе с показателем n. Определить газовую постоянную смеси, ее массу и начальный объем, конечные параметры смеси, работу расширения, теплоту процесса, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Дать сводную таблицу результатов и ее анализ. Показать процессы в рvи Tsдиаграммах Дано:

Решение:

Вычислим газовые постоянные газов, используя значение универсальной газовой постоянной:

Определим массы компонентов смеси:

Определим массу смеси:

Определим массовые доли компонентов:

Определим газовую постоянную смеси:

По справочным данным определим теплоемкости компонентов смеси, при заданной температуре Т=1000 К, при постоянном давлении Ср, а затем высчитаем теплоемкость при постоянном объеме Сv :

Определим теплоемкости смеси:

Определим показатель адиабатного расширения:

Определим начальный объем смеси газов, используя уравнение Менделеева — Клапейрона:

Определим параметры смеси газов при различных процессах:

Таблица 1 Объем смеси газов после расширения

Изотермический процесс.

Адиабатный процесс.

Политропный процесс.

Таблица 2 Температура смеси газов после расширения

Изотермический процесс.

Адиабатный процесс.

Политропный процесс.

Таблица 3 Изменение внутренней энергии смеси газов в процессе расширения

Изотермический процесс.

Адиабатный процесс.

Политропный процесс.

Таблица 4 Изменение энтальпии смеси газов в процессе расширения

Изотермический процесс.

Адиабатный процесс.

Политропный процесс.

Таблица 5 Изменение энтропии смеси газов в процессе

Изотермический процесс.

Адиабатный процесс.

Политропный процесс.

Таблица 6 Работа смеси газов в процессе расширения

Изотермический процесс.

Адиабатный процесс.

Политропный процесс.

Таблица 7 Результат

	Изотерм процесс.	Адиабатный процесс.	Политропный процесс.
V2, м3.	14.586.	12.599.	16.787.
T2, К.	1000.000.	863.743.	1150.883.
ДU, кДж.	0.000.	— 3214.451.	3559.504.
ДН (процесс 1−2), кДж.	0.000.	— 4347.291.	4813.948.
ДS (процесс 1−2), кДж/К.	— 4.673.	0.000.	9.157.
ДL, кДж.	4673.457.	3214.451.	6272.219.

Рисунок 1 Р-v диаграмма процессов