Тема №7807 Ответы к задачам по физике на тему термодинамика (Часть 1)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике на тему термодинамика (Часть 1) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике на тему термодинамика (Часть 1), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

1 Масса 1 м3 метана при определенных условиях составляет
0,7 кг. Определить плотность и удельный объем метана при этих
условиях.
Ответ: ρ = 0,7 кг/м3
; v = 1,429 м3
/кг.
2 Плотность воздуха при определенных условиях равна 1,293
кг/м3
. Определить удельный объем воздуха при этих условиях.
Ответ: v = 0,773 м3
/кг. 
8
3 В сосуде объемом 0,9 м3
находится 1,5 кг окиси углерода.
Определить удельный объем и плотность окиси углерода при
указанных условиях.
Ответ: v = 0,6 м3
/кг; ρ = 1,67 кг/м3
.
4 Давление воздуха, измеренное ртутным барометром, равно
765 мм при температуре ртути 20°С. Выразить давление в барах.
Ответ: Р = 1,02 бар.
5 Определить абсолютное давление газа в сосуде, если
показание ртутного манометра равно 500 мм рт. ст., а атмосферное
давление по ртутному барометру составляет 750 мм. Температура
воздуха в месте установки приборов равна 0°С.
Ответ: Рабс = 1,667 бар = 0,1667 МПа.
6 Определить абсолютное давление в паровом котле, если
манометр показывает 2,45 бар, а атмосферное давление по ртутному
барометру составляет 700 мм при t = 20 ºС.
Ответ: Р = 3,38 бар.
7 Какой высоте водяного столба соответствует 1 мм рт. ст.?
Ответ: h = 13,6 мм вод. ст.
8 Какой высоте водяного столба соответствует давление
равное 1 кгс/м2
?
Ответ: h = 1 мм вод. ст.
9 Определить абсолютное давление в конденсаторе паровой
турбины, если показание присоединенного к нему ртутного
вакуумметра равно 705 мм рт. ст., а показание ртутного барометра,
приведенное к 0°С, 747 мм. Температура воздуха в месте установки
приборов t = 20°С.
Ответ: Р = 5900 Па. 
9
10 Разрежение в газоходе парового котла измеряется
тягомером с наклонной трубкой. Угол наклона трубки α = 30°. Длина
столба воды, отсчитанная по шкале, 160 мм. Определить абсолютное
давление газов, если показание ртутного барометра, приведенное к
0ºС составляет, 740 мм.
Ответ: Р = 734,1 мм рт. ст.
11 Для предупреждения испарения ртути, пары которой
оказывают вредное действие на человеческий организм, обычно при
пользовании ртутными манометрами над уровнем ртути наливают
слой воды. Определить абсолютное давление в сосуде, если разность
столбов ртути в U-образном манометре составляет 580 мм при
температуре ртути 25°С, а высота столба воды над ртутью - 150 мм.
Атмосферное давление по ртутному барометру равно 770 мм при
температуре 25°С.
Ответ: Р = 1,81 бар.
12 В трубке вакуумметра высота столбика ртути составляет
570 мм при температуре ртути 20°С. Над ртутью находится столбик
воды высотой 37 мм. Барометрическое давление воздуха составляет
728 мм рт. ст. при 15°С. Определить абсолютное давление в сосуде.
Ответ: Р = 155,4 мм рт. ст.
13 Для измерения расхода жидкостей и газов используют
дроссельные диафрагмы. Вследствие дросселирования жидкости при
прохождении через диафрагму давление ее за диафрагмой всегда
меньше, чем перед ней. По разности давлений перед и за
диафрагмой, измеряемой дифференциальным U-образным
манометром, можно определить массовый расход жидкости
(килограмм в секунду) по формуле
G a f 2 P( P ) , = 1 − 2 ρ
10
где а - коэффициент расхода, определяемый экспериментально: при
ламинарном режиме - а = 0,5; при турбулентном – а = 0,5 - 0,82;
f - площадь входного отверстия диафрагмы, м2
;
Р1 - Р2 - перепад давления на диафрагме, Па;
ρ - плотность жидкости, протекающей по трубе, кг/м3
.
Определить массовый расход воды, измеренный при помощи
дроссельного устройства, если а = 0,8; показание дифференциального
манометра 84 мм рт. ст.; ρ = 1000 кг/м3
, а диаметр входного отверстия
диафрагмы 10 мм.
Ответ: G = 1,89 кг/с.
14 Присоединенный к газоходу парового котла тягомер
показывает разрежение, равное 80 мм вод. ст. Определить
абсолютное давление дымовых газов, если показание барометра при
температуре 0°С равно 770 мм рт. ст.
Ответ: Р = 764,1 мм рт. ст.
15 Тягомер показывает разрежение в газоходе, равное 42 мм
вод. ст. Атмосферное давление по ртутному барометру 757 мм рт. ст.
при t = 15°С. Определить абсолютное давление дымовых газов.
Ответ: Р = 751,95 мм рт. ст.
16 Определить абсолютное давление в газоходе котельного
агрегата при помощи тягомера с наклонной трубкой. Жидкость,
используемая в тягомере, спирт с плотностью ρ = 800 кг/м3
. Отсчет по
наклонной шкале 200 мм. Угол наклона трубки α = 30°.
Барометрическое давление 745 мм рт. ст. (приведено к 0°С).
Ответ: Р = 739 мм рт. ст.
17 Температура пара, выходящего из перегревателя парового
котла, равна 950°F. Перевести эту температуру в °С.
Ответ: t = 510°С. 
11
18 Какая температура в градусах Фаренгейта соответствует
абсолютному нулю?
Ответ: t = - 459°F.
19 Определить барометрическое давление на высоте 9500 м,
если известно, что давление на уровне моря составляет 740 мм рт. ст.
при 15°С.
Ответ: Р = 0,276·105 Па.
20 Барометр, находящийся при 0°С, показывает, что на уровне
моря давление составляет 757 мм рт. ст. Барометр, установленный на
борту самолета, показывает давление в 3,7 раза меньше давления на
уровне моря. Оценить высоту полета самолета.
Ответ: h = 9750 м.
21 Манометр показывает, что давление в баллоне,
заполненном кислородом, составляет 40 aт. Определить избыточное
давление кислорода в баллоне при подъеме его на высоту 6000 м,
если барометрическое давление на уровне моря 770 мм рт. ст. при
температуре окружающей среды 30°С.
Ответ: Р = 3,97 МПа.
22 Определить давление на нижнее днище контейнера ракеты,
установленной на подводной лодке, если указанное днище находится
на глубине 15,5 м, а давление атмосферы, измеренное ртутным
барометром при температуре 20° С, составляет 755 мм рт. ст.
Ответ: Р = 0,253 МПа.
23 В помещении, где установлена барокамера, давление по
водяному манометру 50 мм вод. ст. Барометр, установленный вне
помещения, показывает 750 мм рт. ст. при 30°С. В барокамере создан
вакуум 180 мм рт. ст. Найти абсолютное давление в барокамере.
Ответ: Р = 76 кПа. 

24 Определить плотность окиси углерода при давлении 1 бар и
температуре 15°С.
Ответ: ρ = 1,169 кг/м3
.
25 Определить плотность и удельный объем двуокиси углерода
(С02) при нормальных условиях.
Ответ: ρн = 1,964 кг/м3
; vн = 0,509 м3
/кг.
26 Определить удельный объем кислорода при температуре
280°С и давлении 23 бар.
Ответ: v = 0,0625 м3
/кг.
27 Чему равна плотность воздуха при давлении 15 бар и
температуре 20°С, если плотность воздуха при нормальных условиях
равна 1,293 кг/м3
?
Ответ: ρ = 17, 82 кг/м3
.
28 Определить массу углекислого газа, содержащегося в
сосуде объемом 4 м3
при t = 80ºС. Давление газа по манометру равно
0,4 бар. Барометрическое давление 780 мм рт. ст.
Ответ: m = 8,6 кг.
29 В цилиндре с подвижным поршнем находится 0,8 м3
воздуха
при давлении 5 бар. Как должен измениться объем, чтобы при
повышении давления до 8 бар температура воздуха не изменилась?
Ответ: V = 0,5 м3
.
30 Дымовые газы, образовавшиеся в топке парового котла,
охлаждаются с 1200 до 250°С. Во сколько раз уменьшается их объем,
если давление газов в начале и в конце газоходов одинаково?
Ответ: в 2,82 раза. 
19
31 При какой температуре плотность азота (давлении 1,5 МПа)
будет равна 3 кг/м3
?
Ответ: t = 1422°С.
32 Во сколько раз изменится плотность газа в сосуде, если при
постоянной температуре показание манометра от Р1 = 18 бар
уменьшится до Р2 = 3 бар? Барометрическое давление принять
равным 1 бар.
Ответ: Р2 = 1/6 Р1.
33 В воздухоподогреватель парового котла подается
вентилятором 130 000 м3
/ч воздуха при температуре 30°С.
Определить объемный расход воздуха на выходе из
воздухоподогревателя, если нагрев его производится до 400°С при
постоянном давлении.
Ответ: V = 288700 м3
/ч.
34 Определить газовую постоянную для кислорода, водорода и
метана (CH4).
Ответ: Rо2 = 259,8 Дж/(кг·К); Rн2 = 4124 Дж/(кг·К);
Rсн4 = 518,8 Дж/(кг·К).
35 Определить массу кислорода, содержащегося в баллоне
емкостью 60 л, если давление кислорода по манометру равно
10,8 бар, а показание ртутного барометра — 745 мм рт. ст. при
температуре 25°С.
Ответ: m = 0,91 кг.
36 В сосуде находится воздух под разрежением 75 мм рт. ст.
при температуре 0°C. Ртутный барометр показывает 748 мм при
температуре ртути 20ºС. Определить удельный объем воздуха при
этих условиях.
Ответ: v = 0,876 м3
/кг. 
20
37 Какой объем будут занимать 11 кг воздуха при давлении
0,44 МПа и температуре 18°С?
Ответ: V = 2,088 м3
.
38 В цилиндре диаметром 60 см содержится 0,41 м3
воздуха
при Р = 2,5 бар и t1 = 35 °С. До какой температуры должен
нагреваться воздух при постоянном давлении, чтобы движущийся без
трения поршень поднялся на 40 см?
Ответ: t2 = 117,6 °С.
39 В цилиндрическом сосуде, имеющем внутренний диаметр
0,6 м и высоту 2,4 м, находится воздух при температуре 18°С.
Давление воздуха составляет 7,65 бар. Барометрическое давление
(приведенное к нулю) равно 764 мм рт. ст. Определить массу воздуха
в сосуде.
Ответ: m = 7,04 кг.
40 В сосуде объемом 0,5 м3
находится воздух при давлении
0,2 МПа и температуре 20°С. Сколько воздуха надо выкачать из
сосуда, чтобы разрежение в нем составило 420 мм рт. ст. при условии,
что температура в сосуде не изменится? Атмосферное давление по
ртутному барометру равно 768 мм при температуре ртути в нем,
равной 18ºС; разрежение в сосуде измерено ртутным вакуумметром
при температуре ртути 20ºС.
Ответ: m = 1,527 кг.
41 Резервуар объемом 4 м3
заполнен углекислым газом. Найти
массу и силу тяжести (вес) газа в резервуаре, если избыточное
давление газа 0,4 бар, температура его 80°С, а барометрическое
давление воздуха 780 мм рт. ст.
Ответ: m = 8,64 кг; N = 84,8 H. 
21
42 Определить плотность и удельный объем водяного пара при
нормальных условиях, принимая условно, что в этом состоянии пар
будет являться идеальным газом.
Ответ: ρн = 0,804 кг/м3
; v = 1,243 м3
/кг.
43 Какой объем занимают 10 кмолей азота при нормальных
условиях?
Ответ: V = 224 м3
.
44 Какой объем занимает 1 кмоль газа при давлении 2 МПа и
температуре 200°С?
Ответ: v = 1,97 м3
/кмоль.
45 При какой температуре 1 кмоль газа занимает объем 4 м3
,
если давление газа Р = 1 кПа?
Ответ: t = 198 °С.
46 Какова будет плотность кислорода при температуре 0°С и
давлении 600 мм рт. ст., если при 760 мм рт. ст. и 15°С она равна
1,310 кг/м3
?
Ответ: ρ = 1,09 кг/м3
.
47 Во сколько раз больше воздуха (по массе) вмещает
резервуар при 10°С, чем при 50°С, если давление остается
неизменным?
Ответ: в 1,14 раза.
48 Баллон емкостью 0,9 м3
заполнен воздухом при температуре
17°С. Присоединенный к нему вакуумметр показывает разрежение
600 мм рт. ст. Определить массу воздуха в баллоне, если показание
барометра равно 740 мм рт. ст.
Ответ: m = 0,2018 кг. 
22
49 Масса пустого баллона для кислорода емкостью 50 л равно
80 кг. Определить массу баллона после заполнения его кислородом
при температуре t = 20°С до давления 100 бар.
Ответ: m = 86,57 кг.
50 Для автогенной сварки привезен баллон кислорода
вместимостью 100 л. Определить массу кислорода, если его давление
12 МПа и температура 16°С.
Ответ: m = 16 кг.
51 Определить необходимый объем аэростата, наполненного
водородом, если подъемная сила, которую он должен иметь на
максимальной высоте Н = 7000 м, равна 39 240 Н. Параметры воздуха
на указанной высоте принять равными: Р = 0,41 бар, t = - 30°С.
Насколько уменьшится подъемная сила аэростата при
заполнении его гелием? Чему равен объем аэростата V2 на
поверхности земли при давлении 0,981 бар и температуре 30°С?
Ответ: V1 = 7311 м3
; ∆Н = - 177 Н; V2 = 3738 м3
.
52 Сжатый воздух в баллоне имеет температуру 15°С. Во
время пожара температура воздуха в баллоне поднялась до 450°С.
Взорвется ли баллон, если известно, что при этой температуре
он может выдержать давление не более 9,8 МПа? Начальное
давление 4,8 МПа.
Ответ: да.
53 Сосуд емкостью 4,2 м3
наполнен 15 кг окиси углерода.
Определить давление в сосуде, если температура газа в нем t = 27°С.
Ответ: Р = 3,18 бар.
54 Воздух, заключенный в баллон емкостью 0,9 м3
, выпускают в
атмосферу. Температура его в начале равна 27°С. Определить массу
выпущенного воздуха, если начальное давление в баллоне
23
составляло 93,2 бар, после выпуска — 42,2 бар, а температура
воздуха снизилась до 17°С.
Ответ: m = 51,8 кг.
55 По трубопроводу протекает 10 м3
/с кислорода при
температуре 127°С и давлении 4 бар. Определить массовый расход
газа в секунду.
Ответ: G = 33,5 кг/с.
56 Поршневой компрессор всасывает в минуту 3 м3
воздуха при
температуре 17°С и барометрическом давлении 750 мм рт. ст.,
нагнетает его в резервуар, объем которого равен 8,5 м3
. За сколько
минут компрессор поднимает давление в резервуаре до 7 бар, если
температура в нем будет оставаться постоянной? Начальное
давление воздуха составляло 750 мм рт. ст. при температуре 17°С.
Ответ: за 17 мин.
57 Дутьевой вентилятор подает в топку парового котла воздух в
количестве 102000 м3
/ч при 300°С и давлении 155 мм вод. ст.
Барометрическое давление воздуха в помещении 755 мм рт. ст.
Определить часовую производительность вентилятора в кубических
метрах (при нормальных условиях).
Ответ: V = 48 940 м3
/ч.
58 Компрессор подает воздух в резервуар. За время работы
компрессора давление в резервуаре повышается от атмосферного до
7 бар, а температура — от 20 до 25°С. Объем резервуара - 56 м3
.
Барометрическое давление, приведенное к 0°С, равно 750 мм рт. ст.
Определить массу воздуха, поданного компрессором в резервуар.
Ответ: m = 391,7 кг.

59 В 1 м3
сухого воздуха содержится примерно 0,21 м3
кислорода и 0,79 м3
азота. Определить массовый состав воздуха, его
газовую постоянную и парциальные давления кислорода и азота.
Ответ: g ,0 232; g ,0 768; R 287Дж /(кг K); O2 N2
= = = ⋅
N см О Рсм Р 79,0 P ; Р 21,0
2 2
= = . 
28
60 Определить газовую постоянную смеси газов, состоящей из
1 м3
генераторного газа и 1,5 м3
воздуха, взятых при нормальных
условиях, и найти парциальные давления составляющих смеси.
Плотность генераторного газа принять равной 1,2 кг/м3
.
Ответ: Rcм = 295 Дж/(кг·К); Рг.г
 = 0,4 Рсм; Рвозд = 0,6 Рсм.
61 Объемный состав сухих продуктов сгорания топлива (не
содержащих водяных паров) следующий: СО2=12,3%; О2=7,2%; N2=80,5%.
Найти молекулярную массу, газовую постоянную, плотность и
удельный объем продуктов сгорания при давлении 750 мм. рт. ст. и
температуре 800оС.
Ответ: µсм=30,3 кг/кмоль; Rсм=274 Дж/(кг·К);
v =2,94 м3
/кг; ρсм =0,34 кг/м3
.
62 Генераторный газ имеет следующий объемный состав: Н2=7%;
СН4=2%; СО=27,6%; СО2=4,85%; N2=58,6%. Определить массовые доли,
молекулярную массу, газовую постоянную, плотность и парциальные
давления при 15оС и 0,1 МПа.
Ответ: H2
g =0,005; CH4
g =0,012; CO g =0,289; CO2
g =0,079;
N2
g =0,615; µсм =26,72 кг/кмоль; Rсм=310,8 Дж/(кг·K);
ρсм =1,095 кг/м3
; H2
P =0,07 бар.
63 Газ коксовых печей имеет следующий объемный состав:
Н2=57%; СН4=23%; СО=6%; СО2=2%; N2=12%. Определить молекулярную
массу, массовые доли, газовую постоянную и плотность при
температуре 15оС и давлении 1 бар.
Ответ: µсм =10,77 кг/кмоль; H2
g =0,107; СО2
g =0,082;
Rсм=772 Дж/(кг·К); ρсм =0,45 кг/м3

29
64 Генераторный газ состоит из следующих объемных частей:
Н2=18%; СО=24%; СО2=6%; N2=52%. Определить газовую постоянную
генераторного газа и массовый состав входящих в смесь газов.
Ответ: Rсм= 342 Дж/(кг·К); СО2
g = 10,86%;
N2
g = 60,03%; H2
g ;=1,48% CO g =27,63%.
65 Анализ продуктов сгорания топлива показал следующий их
состав: CO2=12,2%; O2=7,1%; CO=0,4%; N2= 80,3%. Определить
массовый состав входящих в смесь газов.
Ответ: CO2
g = 17,7%; O2
g = 7,5%; gCO =0,37%;
N2
g = 74,43%.
66 Определить газовую постоянную, плотность при
нормальных условиях и объемный состав смеси, если ее массовый
состав следующий: Н2=8,4%; СН4=48,7%; С2Н4=6,9%; СО=17%;
СО2=7,6%; О2=4,7%; N2=6,7%.
Ответ: Rсм=717 Дж/(кг·К); O 2
r =0,017; N 2
r =0,028;
H2
r =0,484; CO2
r =0,02; ρH =0,518 кг/м3
.
67 Определить газовую постоянную, удельный объем газовой
смеси и парциальные давления ее составляющих, если объемный
состав смеси следующий: СО2=12%; СО=1%; Н2О=6%; О2=7%;
N2=74%, а общее давление ее составляет 750 мм рт. ст.
Ответ: Rсм=281 Дж/(кг·К); v =0,76 м3
/кг;
CO2
Р =90 мм рт. ст.
68 В резервуаре емкостью 125 м3
находится газ при давлении 5
бар и температуре 18оС. Объемный состав газа следующий: Н2=0,46;
СН4=0,32; СО=0,15; N2=0,07. После расходования некоторого
30
количества газа давление его понизилось до 3 бар, а температура
упала до 12оС. Определить массу израсходованного коксового газа.
Ответ: m = 2167 кг.
69 Массовый состав смеси следующий: СО2=18%; О2=12% и
N2=70%. До какого давления нужно сжать эту смесь, находящуюся при
нормальных условиях, чтобы при температуре 180оС 8 кг ее занимали
объем, равный 4 м3
.
Ответ: Р = 0,24 МПа.
70 Определить массовый состав газовой смеси, состоящей из
углекислого газа и азота, если известно, что парциальное давление
углекислого газа 1,2 бар, а давление смеси 3 бар.
Ответ: CO2
g = 0,512; N2
g = 0,488.
71 Газовая смесь имеет следующий массовый состав:
CО2=12%; О2=8% и N2=80%. До какого давления нужно сжать эту
смесь, находящуюся при нормальных условиях, чтобы плотность ее
составляла 1,6 кг/м3
?
Ответ: до 0,213 МПа.
72 Смесь двух объемов водорода и одного объема кислорода
называют гремучим газом. Определить газовую постоянную смеси.
Ответ: R = 693 Дж/(кг·К).
73 Определить массовые доли кислорода и азота,
содержащиеся в воздухе, если известно, что в 1 м3
воздуха
содержится 0,21 м3 О2 и 0,79 м3
 N2. Определить плотность воздуха и
парциальные давления компонентов при 30оС и 745 мм рт. ст.
Ответ: g ,0 233; g ,0 767; 14,1 кг /м ;
3
O2 N2
= = ρ =
Р 20 85, кПа; Р 78 45, кПа. 

74 Определить значение массовой теплоемкости кислорода
при постоянном объеме и постоянном давлении, считая С=const.
Ответ: Ср = 0,916 кДж/(кг·К);
Сv = 0,654 кДж/(кг·К).
75 Определить среднюю массовую теплоемкость углекислого
газа при постоянном давлении в пределах 0 - 825оС, считая зависимость от температуры нелинейной.
Ответ:
825 Ср 0 = 1,090 кДж/(кг·К).
76 Вычислить значение истинной мольной теплоемкости кислорода при постоянном давлении для температуры 1000оС, считая
зависимость теплоемкости от температуры линейной. Определить относительную ошибку по сравнению с табличными данными.
Ответ: С 36 55, кДж /(кмоль K); 79,1 % .
µ р = ⋅ ε =
77 Найти среднюю теплоемкость
′ Сp и Сv в пределах от 200оС
до 800оС для СО, считая зависимость теплоемкости от температуры
линейной.
Ответ: С ,1 1216 кДж /(кг K ;)
p = ⋅
С ,1 0371кДж /(м K .)
3
v = ⋅

78 Найти среднюю теплоемкость
′ ′ Ср и Сv для воздуха в пределах 400 – 1200оС, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.
Ответ: С ,1 4846 кДж/(м K); С ,1 1137 кДж/(м K). 3
v
3
р = ⋅

= ⋅

41
79 Найти среднюю теплоемкость
′ Сp и Сv углекислого газа в
пределах 400 - 1000оС, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.
Ответ: С ,1 2142 кДж /(кг K ;)
p = ⋅ С ,2 3865 кДж /(м K). 3
v = ⋅

80 Определить среднюю массовую теплоемкость при постоянном объеме для азота в пределах 200 - 8000С, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.
Ответ: С ,0 8164 кДж /(кг K). v = ⋅
81 Решить предыдущую задачу, если известно, что средняя
мольная теплоемкость азота при постоянном давлении может быть
определена по формуле
C 28,7340 ,0 0023488 .t
µ р = +
Ответ: С ,0 8122 кДж /(кг K). v = ⋅
82 Воздух охлаждается от 1000 до 100оС в процессе с постоянным давлением. Какое количество тепла теряет 1 кг воздуха? Задачу
решить, принимая теплоемкость воздуха постоянной, а также учитывая зависимость теплоемкости от температуры. Определить относительную ошибку, получаемую в первом случае.
Ответ: 1) q = - 911,9 кДж/кг; 2) q = - 990,1 кДж/кг; ε = 8 %.
83 Пользуясь формулой, которую получили в предыдущей задаче, определить истинную мольную теплоемкость кислорода при постоянном давлении для температуры 700оС. Сравнить полученное
значение теплоемкости со справочным значением.
Ответ: С = 34,725 кДж /(кмоль ⋅K). µ
84 Найти количество тепла, необходимое для нагрева 1 м3
(при
нормальных условиях) газовой смеси следующего объемного состава: 
42
СО2=14,5%, О2=6,5%, N2=79,0% от 200 до 1200оС при Р=const и нелинейной зависимости теплоемкости от температуры.
Ответ: q = 1582,2 кДж/м3
.
85 Газовая смесь имеет следующий состав по объему: СО2 0,12; О2 - 0,07; N2 - 0,75; H2O - 0,06. Определить среднюю массовую
теплоемкость, если смесь нагревается при постоянном давлении от
100 до 300оС.
Ответ: С ,1 0928 кДж /(кг K .)
р = ⋅
86 В регенеративном подогревателе газовой турбины воздух
нагревается от 150 до 600оС. Определить количество тепла, сообщенное воздуху в единицу времени, если расход его составляет
360 кг/ч. Зависимость теплоемкости от температуры принять нелинейной.
Ответ: Q = 47,84 кДж/с.
87 Продукты сгорания топлива поступают в газоход парового
котла при температуре газов 1100оС и покидают газоход при температуре 700оС. Состав газов по объему: СО2=11%, О2=6%, Н2О=8%,
N2=75%. Определить, какое количество тепла теряет 1 м3
газовой
смеси, взятой при нормальных условиях.
Ответ: q = 697,5 кДж/м3
.
88 В закрытом резервуаре объемом 100 л находится воздух
при 0оС и давлении 760 мм рт. ст. Определить количество теплоты,
затраченное на нагревание этого воздуха до 200оС.
Ответ: Q = 18,8кДж. 

89 Определить часовой расход топлива, который необходим
для работы паровой турбины мощностью 25 МВт, если теплота сгорания топлива 33,85 МДж/кг и известно, что на превращение тепловой
энергии в механическую используется только 35% тепла сожженного
топлива.
Ответ: G = 7,59 т/ч.
90 Мощность турбогенератора 12000 кВт, КПД генератора 0,97.
Какое количество воздуха нужно пропустить через генератор для его
охлаждения, если конечная температура воздуха не должна превышать 55оС? Температура в машинном отделении равна 20оС; среднюю теплоемкость воздуха принять равной 1,0 кДж/(кг·К).
Ответ: G = 10,3 кг/с.
91 Использование атомной энергии для производства тепловой
или электрической энергии в техническом отношении означает применение новых видов топлив - ядерных горючих. Количество энергии,
выделяемой при расщеплении 1 кг ядерных горючих, может быть условно названо их «теплотой сгорания». Для урана эта величина равна
22,9·106
кВт·ч/кг. Во сколько раз уран как горючее эффективнее каменного угля с теплотой сгорания 27500 кДж/кг?
Ответ: В 3 млн. раз.
92 Важнейшим элементом атомной электростанции является
реактор, или «атомный котел». Тепловой мощностью реактора называют полное количество тепла, которое выделяется в нем в течение
часа. Обычно эту мощность выражают в киловаттах.
Определить годовой расход ядерного горючего для реактора с
тепловой мощностью 500000 кВт, если теплота сгорания применяемо50
го урана равна 22,9·106
кВт·ч/кг, а время работы реактора составляет
7000 ч.
Ответ: G = 153 кг/год.
93 Теплоемкость газа при постоянном давлении опытным путем может быть определена в проточном калориметре. Для этого пропускают через трубопровод исследуемый газ и нагревают его электронагревателем. При этом измеряют количество газа, пропускаемого через трубопровод, температуры газа перед и за электронагревателем и
расход электроэнергии. Давление воздуха в трубопроводе принимают
неизменным. Определить теплоемкость воздуха при постоянном давлении методом проточного калориметрирования, если расход воздуха
через трубопровод 690 кг/ч , мощность электронагревателя 0,5 кВт,
температура воздуха перед электронагревателем 18оC, а температура
воздуха за электронагревателем 20,6оC.
Ответ: Ср = 1,0 кДж/(кг·К).
94 Метод проточного калориметрирования, описанный в предыдущей задаче, может быть также использован для определения количества газа или воздуха, протекающего через трубопровод. Определить часовой расход воздуха G кг/ч, если мощность электронагревателя 0,8 кВт, а приращение температуры воздуха составило 1,8оC.
Определить также скорость воздуха ω в трубопроводе за электронагревателем, если давление воздуха 900 мм. рт. ст., температура его
за электронагревателем 20,2оС, а диаметр трубопровода 125 мм.
Ответ: G = 1600 кг/ч , ω = 25,4 м/с.
95 При испытании двигателей внутреннего сгорания широким
распространением пользуются так называемые гидротормоза. Работа
двигателя при этом торможении превращается в теплоту трения и для
уменьшения нагрева тормозного устройства применяется водяное ох51
лаждение. Определить часовой расход воды на охлаждение тормоза,
если мощность двигателя 45 л.с., начальная температура воды 15оC;
принять, что вся теплота трения передается охлаждающей воде.
Ответ: G = 632 кг/ч.
96 При испытании нефтяного двигателя было найдено, что
удельный расход топлива равен 170 г/(л.с.·ч). Определить эффективный КПД этого двигателя, если теплота сгорания топлива равна
41000 кДж/кг.
Ответ: η= 0,38.
97 В котельной электростанции за 10 часов работы сожжено
100 т каменного угля с теплотой сгорания 29300 кДж/кг. Определить
количество выработанной электроэнергии и среднюю мощность станции, если КПД процесса преобразования тепловой энергии в электрическую составляет 20%.
Ответ: Q =162780 кВт·ч; Nср=16278 кВт.
98 В сосуд, содержащий 5 л воды при температуре 20оС, помещен электронагреватель мощностью 800 Вт. Определить, сколько
времени потребуется, чтобы вода нагревалась до температуры 100оС.
Потерями тепла сосуда в окружающую среду пренебречь.
Ответ: 30 мин.
99 В калориметр, содержащий 0,6 л воды при температуре
20оС, опускают стальной образец массой 0,4 кг, нагретый до 200оС.
Определить теплоемкость стали, если повышение температуры воды
составило 12,5oС. Массой калориметра пренебречь.
Ответ: C=0,469 кДж/(кг·К).
100 Свинцовый шар падает с высоты 100 м на твердую поверхность. В результате падения кинетическая энергия шара полностью превращается в тепло. Одна треть образовавшегося тепла передается окружающей среде, а две трети расходуются на нагревание
52
шара. Теплоемкость свинца 0,030 ккал/(кг·К). Определить повышение
температуры шара.
Ответ: ∆t = 52о
.
101 Автомобиль массой 1,5 т останавливается под действием
тормозов при скорости 40 км/ч. Определить конечную температуру
тормозов t2, если их масса равна 15 кг, начальная температура 10оС, а
теплоемкость стали, из которой изготовлены тормозные части, равна
0,46 кДж/(кг·К). Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.
Ответ: t2 = 23,4oС.
102 Предполагая, что все потери гидротурбины превращаются
в тепло и тратятся на нагрев воды, определить КПД турбины по следующим данным: высота падения воды равна 400 м, нагрев воды составляет 0,2оС.
Ответ: η = 78,6%.
103 В машине вследствие плохой смазки происходит нагревание 200 кг стали на 40оС в течение 20 мин. Определить вызванную
этим потерю мощности машины. Теплоемкость стали принять равной
0,46 кДж/(кг· К).
Ответ: 3,07 кВт.
104 Найти изменение внутренней знергии 2 м3
воздуха, если
температура его понижается от 250 до 70оС. Зависимость теплоемкости от температуры принять линейной. Начальное давление воздуха 6
бар. Ответ дать в килокалориях.
Ответ: ∆U = 253,8 ккал.
105 К газу, заключенному в цилиндре с подвижным поршнем,
подводится извне 100 кДж тепла. Величина произведенной работы
при этом составляет 115 кДж. Определить изменение внутренней
энергии газа, если количество его равно 0,8 кг.
53
Ответ: ∆U = - 18,2 кДж.
106 2 м3
воздуха при давлении 5 бар и температуре 50оС смешиваются с 10 м3
воздуха при давлении 2 бар и температуре 100оС.
Определить давление и температуру смеси.
Ответ: tсм = 82оС; Рсм = 2,5 бар.
107 В двух разобщенных между собой сосудах содержатся:
50 л азота при давлении 20 бар и температуре 200оС и 200 л углекислого газа при давлении 5 бар и температуре 600оС. Определить давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов.
Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Ответ: Т = 684 К; Р = 8,9 бар.
108 Три разобщенных между собой сосуда А, В, С заполнены
различными газами. В сосуде А, имеющем объем 10 л, находится оксид серы SO2 при давлении 60 бар и температуре 100оС, в сосуде В с
объемом 5 л — азот при давлении 4 бар и температуре 200оС и в сосуде С с объемом 5 л — азот при давлении 20 бар и температуре
300оС. Определить давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов между собой. Считать, что теплообмен со
средой отсутствует.
Ответ: Р = 21,8 бар, t = 118° С.
109 В одном сосуде находится 100 л водорода при давлении
15 бар и температуре 1200оС, а в другом - 50 л азота при давлении
30 бар и температуре 200оС. Определить давление и температуру, которые установятся после соединения сосудов при условии отсутствия
теплообмена с окружающей средой.
Ответ: t= 467°С; Р = 20,8 бар.
110 Уходящие из трех паровых котлов газы при давлении 1 бар
смешиваются в сборном газоходе и через дымовую трубу удаляются в
54
атмосферу. Объемный состав уходящих газов из отдельных котлов
следующий: из первого котла - СO2=10,4%; О2 =7,2%; N2=77,0%;
H2O=5,4%; из второго котла - СО2 = 11,8%; О2 = 6,9%; N2 = 75,6%; Н2О
= 5,8%; из третьего котла - СО2= 12,0%; О2 = 4,1%; N2 = 77,8%; Н2О =
6,1%. Часовые расходы газов составляют G1 = 12 000 кг/ч; G2=
6500 кг/ч; G3 = 8400 кг/ч, а температурs газов – соответственно: t1 =
130°С; t2 = 180°С; t3 = 200°С.
Определить температуру уходящих газов после смешения в
сборном газоходе. Принять, что показатели адиабаты этих газов одинаковы.
Ответ: t2 = 164°С.
111 В газоходе смешиваются три газовых потока, имеющих
одинаковое давление, равное 2 бар. Первый поток представляет собой азот с объемным расходом V1= 8200 м3
/ч при температуре 200°С,
второй поток — двуокись углерода с расходом 7600 м3
/ч при температуре 500°С и третий поток — воздух с расходом 6400 м3
/ч при температуре 800°С.
Определить температуру газов после смешения и их объемный
расход в общем газопроводе.
Ответ: t1 = 423°С; V = 23000 м3
/ч.
112 Продукты сгорания из газохода парового котла в количестве 400 кг/ч при температуре 900°С должны быть охлаждены до 500°С
и направлены в сушильную установку. Газы охлаждаются смешением
газового потока с потоком воздуха при температуре 20°С. Давление в
обоих газовых потоках одинаковое. Определить часовой расход воздуха, если принять, что Rгаза=Rвоздуха.
, теплоемкость продуктов сгорания равна теплоемкости воздуха.
Ответ: Gвозд=36 6 кг/ч. 

113 Газ при давлении 10 бар и температуре 20°С нагревается
при постоянном объеме до температуры 300°С. Определить конечное
давление газа.
Ответ: Р2= 19,56 бар.
114 В закрытом сосуде емкостью 0,3 м3
содержится 2,75 кг воздуха при давлении 8 бар и температуре 25°С. Определить давление и
удельный объем после охлаждения воздуха до 0°С.
Ответ: Р2= 7,32 бар; v = 0,109 м3/кг.
115 В закрытом сосуде заключен газ при давлении 28 бар и
температуре 120°С. Чему будет равно конечное давление, если температура упадет до 25°С?
Ответ: Р2= 21,2 бар.
116 В закрытом сосуде находится газ при разрежении
20 мм рт. ст. и температуре 10°С. Показание барометра составляют
750 мм рт. ст. После охлаждения газа разрежение стало равным
150 мм рт. ст. Определить конечную температуру газа.
Ответ: t2= - 40,4°С.
117 До какой температуры нужно нагреть газ при V = соnst, если начальное давление газа 2 бар и температура 20°С, а конечное
давление 5 бар.
Ответ: до t2 = 459,5°С.
118 В закрытом сосуде емкостью 0,5 м3
содержится двуокись
углерода при Р1= 6 бар и t1= 527°С. Как изменится давление газа, если
от него отнять 100 ккал? Принять зависимость C = f (t) линейной.
Ответ: Р2 = 4,2 бар. 
119 До какой температуры нужно охладить 0,8 м3 воздуха с начальным давлением 3 бар и температурой 15°С, чтобы давление при постоянном объеме понизилось до 1 бар? Какое количество тепла нужно для этого отвести? Теплоемкость воздуха принять постоянной.
Ответ: до t2 = -177°С; Q = - 402 кДж.
120 Сосуд объемом 60 л заполнен кислородом при давлении
125 бар. Определить конечное давление кислорода и количество сообщенного ему тепла, если начальная температура кислорода 10°С, а
конечная - 30°С. Теплоемкость кислорода считать постоянной, не зависящей от температуры.
Ответ: Р2= 134 бар; Q = 133 кДж.
121 В цилиндре диаметром 400 мм содержится 80 л воздуха
при давлении 2,9 бар и температуре 15°С. Принимая теплоемкость
воздуха постоянной, определить, до какой величины должна увеличиться сила, действующая на поршень, чтобы последний оставался
неподвижным, если к воздуху подводятся 20 ккал тепла.
Ответ: N = 51,1 кН.
122 В калориметрической бомбе емкостью 300 см3 находится
кислород при давлении 26 бар и температуре 22°С. Определить температуру кислорода после подвода к нему тепла в количестве 1 ккал,
считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.
Ответ: t2 = 593°С.
123 Газовая смесь, имеющая следующий массовый состав:
СО2 - 14%; О2 - 6%; N2 - 75%; Н2О - 5%, нагревается при постоянном
давлении от 600 до 2000°С. Определить количество тепла, подведенного к 1 кг газовой смеси. Зависимость теплоемкости от температуры
принять нелинейной.
Ответ: qp = 1841 кДж/кг.
124 Определить количество тепла, необходимое для нагревания 2000 м3
воздуха при постоянном давлении 5 бар от 150 до 600°С.
Зависимость теплоемкости от температуры считать нелинейной.
Ответ: Qp = 3937 МДж.
125 В установке воздушного отопления внешний воздух при
температуре - 15° С нагревается в калорифере при Р = соnst до 60°С.
Какое количество тепла надо затратить для нагрева 1000 м3
наружного воздуха? Теплоемкость воздуха считать постоянной. Давление воздуха принять равным 760 мм рт. ст.
Ответ: Q = 103 033 кДж.
126 0,2 м3 воздуха, имеющего начальную температуру 18°С,
подогреваются в цилиндре диаметром 50 см при постоянном давлении 2 бар до температуры 200°С. Определить работу расширения, перемещение поршня и количество затраченного тепла, считая зависимость теплоемкости от температуры линейной.
Ответ: L = 25 000 Дж; h = 0,64 м; Q = 88,3 кДж.
127 На отходящих газах двигателя мощностью N = 2500 кВт установлен подогреватель, через который проходит 60 000 м3
/ч воздуха
при температуре 15°С и давлении 1,01 бар. Температура воздуха после подогревателя равна 75°С. Определить, какая часть тепла топлива использована в подогревателе? Коэффициент полезного действия
двигателя принять равным 0,33. Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.
Ответ: 17,4%.
128 К 1 м3
воздуха, находящемуся в цилиндре со свободно
движущимся нагруженным поршнем, подводится при постоянном давлении 335 кДж тепла. Объем воздуха при этом увеличивается до
1,5 м3
. Начальная температура воздуха равна 15°С. Какая устанавли77
вается в цилиндре температура и какова работа расширения? Зависимость теплоемкости от температуры считать линейной.
Ответ: t2 = 159°С; L = 95,1 кДж.
129 2 м3
воздуха с начальной температурой 15°С расширяются
при постоянном давлении до 3 м3
вследствие сообщения газу 837 кДж
тепла. Определить конечную температуру, давление газа в процессе и
работу расширения.
Ответ: t2= 159°С; Р = 2,4 бар; L = 239 кДж.
130 Отходящие газы котельной установки проходят через воздухоподогреватель. Начальная температура газов 300°С, конечная –
160оС; расход газов равен 1000 кг/ч. Начальная температура воздуха
составляет 15°С, а расход его равен 910 кг/ч. Определить температуру нагретого воздуха, если потери воздухоподогревателя составляют
4%. Средние теплоемкости для отходящих из котла газов и воздуха
принять соответственно равными 1,0467 и 1,0048 кДж/(кг·К).
Ответ: 168,9°С.
131 В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится
воздух при температуре 500°С. Вследствие подвода тепла конечный
объем воздуха увеличился в 2,2 раза. В процессе расширения воздуха
давление в цилиндре практически оставалось постоянным. Определить конечную температуру воздуха и удельные количества тепла и
работы, считая зависимость теплоемкости от температуры нелинейной.
Ответ: t2 = 1428°С; qp=1088,7 кДж/кг; l = 266,3 кДж/кг.
132 Воздух, выходящий из компрессора с температурой 190°С,
охлаждается в охладителе при постоянном давлении 5 бар до температуры 20°С. При этих параметрах производительность компрессора
78
равна 30 м
з
/ч. Определить часовой расход охлаждающей воды, если
она нагревается на 10°С.
Ответ: V = 733 л/ч.
133 При сжигании в топке парового котла каменного угля объем продуктов сгорания составляет 11,025 м3
/кг. Анализ продуктов сгорания показывает следующий их объемный состав: СО2 -10,3%; О2 7,8%; N2 - 75,3%; H2O - 6,6%. Считая количество и состав продуктов
сгорания неизменными по всему газовому тракту парового котла, а зависимость теплоемкости от температуры — нелинейной, определить
количество тепла, теряемого с уходящими газами (на 1 кг топлива),
если на выходе из котла температура газов равна 180°С, а температура окружающей среды 20°С. Давление продуктов сгорания принято
равным атмосферному.
Ответ: Qyx=2418 кДж/кг.
134 Воздух в количестве 0,5 кг при Р1 = 5 бар и t1 = 30°С расширяется изотермически до пятикратного объема. Определить работу, совершаемую газом, конечное давление и количество тепла, сообщаемого газу.
Ответ: Р2 =1 бар; L = Q = 70 кДж.
135 Для осуществления изотермического сжатия 0,8 кг воздуха
при Р1 = 1 бар и t = 25°С затрачена работа в 100 кДж. Как велико давление Р2 сжатого воздуха и сколько тепла необходимо при этом отвести от газа?
Ответ: Р2 = 3,22 бар; Q = - 90 кДж.
136 8 м3
воздуха при Р1 =0,9 бар и t1 = 20°С сжимаются при постоянной температуре до 8,1 бар. Определить конечный объем, затраченную работу и количество тепла, которое необходимо отвести от
газа. 
79
Ответ: V2 = 0,889 м3
; L = Q = - 1581 кДж.
137 При изотермическом сжатии 0,3 м3
воздуха с начальными
параметрами Р1 = 10 бар и t1 = 300°С отводится 500 кДж тепла. Определить конечный объем и конечное давление.
Ответ: V2 = 0,057 м3
; Р2 = 52.6 бар.
138 В воздушный двигатель подается 0,0139 м3
/с воздуха при
давлении 5 бар и t1 = 40°С. Определить мощность, полученную при
изотермическом расширении воздуха в машине, если Р2 = 1 бар.
Ответ: L = 11,188 кВт.
139 Воздух при давлении 1 бар и температуре 27°С сжимается
в компрессоре до давления 35 бар. Определить величину работы, затраченной на сжатие 100 кг воздуха, если сжатие производится изотермически.
Ответ: L = - 30 576 кДж.
140 При изотермическом сжатии 2,1 м3
азота, взятого при давлении 1 бар, от газа отводится 335 кДж тепла. Определить конечный
объем, конечное давление и затраченную работу.
Ответ: V2 = 0,426 м3
; L = - 335 кДж; Р2 = 4,93 бaр.
141 0,5 м3
кислорода при давлении 10 бар и температуре 30°С
сжимаются изотермически до объема, в 5 раз меньше начального.
Определить объем и давление кислорода после сжатия, работу сжатия и количество тепла, отнятого у газа.
Ответ: Р2 = 50 бар; V2 = 0,1 м3
; L = - 805 кДж.
142 Газ расширяется в цилиндре изотермически до объема, в 5
раз больше первоначального. Сравнить величины работ: полного
расширения и расширения на первой половине хода поршня.
Ответ: L2/ L1 = 0,684. 
80
143 Воздуху в количестве 0,1 м3
при давлении 10 бар и температуре 200°С сообщается 125 кДж тепла; температура его при этом не
изменяется. Определить конечное давление, конечный объем и получаемую работу.
Ответ: Р2 = 2,86 бар; V2 = 0,35 м3
; L = 125 кДж.
144 1 кг воздуха при температуре 15°С и начальном давлении
1 бар адиабатно сжимается до 8 бар. Определить работу, конечный
объем и конечную температуру.
Ответ: t2= 248°С; v2 = 0,187 м3
/кг; I = -167,2 кДж/кг.
145 Воздух при давлении 4,5 бар, расширяясь адиабатно до
1,2 бар, охлаждается до t2 = - 45°С. Определить начальную температуру и работу, совершенную 1 кг воздуха.
Ответ: t 1 = 61°С; l = 75,3 кДж/кг.
146 1 кг воздуха, занимающий объем 0,0887 м3
/кг при давлении 10 бар, расширяется до 10-кратного объема. Определить конечное давление и работу, совершенную воздухом, в изотермическом и
адиабатном процессах.
Ответ: 1) Т = соnst; Р2 = 1 бар; l = 204 кДж/кг;
2) dQ = 0; Р2 = 0,4 бар; I = 133,5 кДж/кг.
147 Воздух при температуре 25°С адиабатно охлаждается до
t2 =55°С; давление при этом падает до 1 бар. Определить начальное
давление и работу расширения 1 кг воздуха.
Ответ: Р1 = 3 бар; l = 57,4 кДж/кг.
148 0,8 м3 углекислого газа при температуре 20°С и давлении
7 бар адиабатно расширяются до трехкратного объема. Определить
конечные параметры, величину полученной работы (показатель адиабаты принять равным 1,28).
Ответ: Р2 = 1,71 бар, t2= - 57,6°С; L= 535,7 кДж.
81
149 До какого давления нужно адиабатно сжать смесь воздуха
и паров бензина, чтобы в результате повышения температуры наступило самовоспламенение смеси? Начальные параметры: Р1 = 1 бар;
t1 = 15°С. Температура воспламенения смеси t2 = 550°С; показатель
адиабаты - 1,39.
Ответ: Р2 = 42 бар.
150 Работа, затраченная на адиабатное сжатие 3 кг воздуха,
составляет 471 кДж. Начальное состояние воздуха характеризуется
параметрами: t1= 15°С; Р1 = 1 бар. Определить конечную температуру
и изменение внутренней энергии.
Ответ: t2 = 234o С; U2 – U1 = - 471 кДж.


Категория: Физика | Добавил: Админ (23.08.2016)
Просмотров: | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar