Тема №7808 Ответы к задачам по физике на тему термодинамика (Часть 2)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике на тему термодинамика (Часть 2) 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 2), 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.


151 В цилиндре газового двигателя находится газовая смесь
при давлении 1 бар и температуре 50°С. Объем камеры сжатия двигателя составляет 16% от объема, описываемого поршнем. Определить
конечное давление и конечную температуру газовой смеси при адиабатном ее сжатии. Показатель адиабаты принять равным 1,38.
Ответ: P2 = 4 бар; t2 = 412°С.
152 В двигателе с воспламенением от сжатия воздух сжимается таким образом, что его температура поднимается выше температуры воспламенения нефти. Какое минимальное давление должен
иметь воздух в конце процесса сжатия, если температура воспламенения нефти равна 800°С? Во сколько раз при этом уменьшится объем воздуха? Начальное давление воздуха 1 бар, начальная температура воздуха 80°С. Сжатие воздуха считать адиабатным.
Ответ: Р2 = 49 бар; V1 / V2 = 16.
153 Объем воздуха при адиабатном сжатии в цилиндре двигателя внутреннего сгорания уменьшается в 13 раз. Начальная темпе82
ратура воздуха перед сжатием 77°С, а начальное давление 0,9 бар.
Определить температуру и давление воздуха после сжатия.
Ответ: t2 = 703°С; Р2 = 32,7бар.
154 2 кг воздуха при давлении 1 бар и температуре 15°С адиабатно сжимаются в цилиндре компрессора до давления 7 бар. Определить конечную температуру сжатого воздуха и работу, затраченную
на сжатие.
Ответ: t2 = 229°С; L = - 307,1 кДж.
155 1 м3
воздуха при давлении 0,95 бар и начальной температуре 10°С сжимается по адиабате до 3,8 бар. Определить температуру
и объем воздуха в конце сжатия и работу, затраченную на сжатие.
Ответ: t = 148°С; V2= 0,373 м3
; L= - 117,5 кДж.
156 Воздух при температуре 127°С изотермически сжимается
так, что объем его становится равным 1/4 начального, а затем расширяется по адиабате до начального давления. Определить температуру
воздуха в конце адиабатного расширения.
Ответ: t2 = - 4°С.
157 1 кг воздуха при температуре 17°С сжимается адиабатно
до объема, составляющего 1/5 начального, а затем расширяется изотермически до первоначального объема. Определить работу, произведенную воздухом в результате обоих процессов.
Ответ: l = 67 кДж/кг.
158 Воздух при температуре 20°С должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до температуры -60°С. Конечное
давление воздуха при этом должно составлять 1 бар. Определить начальное давление воздуха и удельную работу расширения.
Ответ: Р1= 3,04 бар; l = 57,8 кДж/кг. 
83
159 Воздух в количестве 3 м3
расширяется политропно от давления 5,4 бара и температуры 45°С до давления 1,5 бара. Объем, занимаемый при этом воздухом, становится равным 10 м3
. Определить
показатель политропы, конечную температуру, полученную работу и
количество подведенного тепла.
Ответ: m = 1,064; t2 = 21,4оC; L = 1875 кДж; Q =1575 кДж.
160 В цилиндре двигателя с изобарным подводом тепла происходит сжатие воздуха по политропе с показателем n = 1,33. Определить температуру и давление воздуха в конце сжатия, если степень
сжатия 14,
V
V
2
1
ε = = t = 77°С и P1 = 1 бар.
Ответ: t2= 564°С; Р2= 33,9 бар.
161 В процессе политропного сжатия затрачивается работа,
равная 195 кДж, причем в одном случае от газа отводится 250 кДж, а в
другом - газу сообщается 42 кДж. Определить показатели обеих политроп.
Ответ: 1) n = 0,9; 2) n = 1,49.
162 1,5 м3
воздуха сжимаются от 1 бар и 17°С до 7 бар; конечная температура при этом равна 100°С. Определить количество тепла, которое необходимо отвести, затраченную работу и показатель
политропы?
Ответ: n = 1,147; L = - 290 кДж; Q = 183 кДж.
163 Горючая смесь в цилиндре двигателя, имеющая температуру 100°С и давление 0,9 бар, подвергается сжатию по политропе с
показателем n = 1,33. Определить конечное давление и степень сжатия в момент, когда температура достигнет 400°С.
Ответ: ε = 5,9; Р2 = 9,5 бар.
84
164 В процессе политропного расширения воздуху сообщается
83,7 кДж тепла. Определить изменение внутренней энергии воздуха и
произведенную работу, если объем воздуха увеличился в 10 раз, а
давление его уменьшилось в 8 раз.
Ответ: ∆U = 16,7 кДж; L = 6702 Дж.
165 Воздух расширяется по политропе, совершая при этом работу, равную 270 кДж, причем в одном случае воздуху сообщается
420 кДж тепла, а в другом - от воздуха отводится 92 кДж тепла. Определить в обоих случаях показатели политропы.
Ответ: 1) n =0,78; 2) n =1,88.
166 Смесь коксового газа с воздухом сжимается по политропе с
показателем n = 1,38; начальное давление P1= 1 бар, начальная температура t1= 50°С. Определить конечную температуру и давление, если степень сжатия ε = 4.
Ответ: t2 = 276°С; P2 = 6,8 бар.
167 В газовом двигателе политропно сжимается горючая смесь
до температуры 450°С. Начальное давление смеси 0,9 бара, начальная температура 80°С. Показатель политропы n = 1,35. Определить
работу сжатия и степень сжатия. Газовую постоянную смеси принять
равной 340 Дж/(кг·К).
Ответ: l = - 360 кДж/кг; ε = 7,82.
168 2 м3
воздуха при давлении 2 бар и температуре 40°С сжимаются до давления 11 бар и объема 0,5 м3
. Определить показатель
политропы, работу сжатия и количество отведенного тепла.
Ответ: n = 1,23; L = - 652 кДж; Q = - 272 кДж.
169 Находящийся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания
воздух при давлении 0,9 бар и t1= 100°С должен быть так сжат, чтобы
конечная температура его поднялась до 650°С. Определить, какое
85
должно быть отношение объема камеры сжатия двигателя к объему,
описываемому поршнем, если сжатие происходит по политропе с показателем n = 1,3.
Ответ: V2= 0,05121 Vh .
170 1 кг воздуха при давлении 4 бар и температуре 100°С расширяется до давления 1 бар. Определить конечную температуру, количество тепла и совершенную работу, если расширение происходит:
а) изохорно, б) изотермически, в) адиабатно и г) политропно с показателем n = 1,2.
Ответ: а) t2 = - 180°С; l = 0; q = - 202 кДж/кг;
б) t1=t2, l = 148,2 кДж/кг; q = 148,2 кДж/кг;
в) t2= - 22°С; l = 87,5 кДж/кг; q = 0;
г) t2 =24оC; l = 10,9 кДж/кг, q = 54,5 кДж/кг.
171 5 м3
воздуха при давлении 4 бар и 60°С расширяются по
политропе до трехкратного объема и давления 1 бар. Определить
показатель политропы, работу, количество сообщенного извне тепла
и изменение внутренней энергии.
Ответ: n = 1,26; L = 1923 кДж;
Q = 672,4 кДж; U2 – U1 = - 1250,6 кДж. 

172 1 кг воздуха сжимается от Рl
 = 1 бар и t1 = 15°С до Р2 =
=5 бар и t2 = 100°С. Определить изменение энтропии. Теплоемкость
считать постоянной.
Ответ: ∆s = - 0,196 кДж/(кг·К).
173 Определить приращение энтропии 3 кг воздуха: а) при нагревании его по изобаре от 0 до 400°С; б) при нагревании его по изохоре от 0 до 880°С; в) при изотермическом расширении с увеличением
объема в 16 раз. Теплоемкость считать постоянной.
Ответ: a) ∆sp = 2,744 кДж/К;
б)∆sv = 3,134 кДж/К; в) ∆sТ = 2,359 кДж/К.
174 1 кг воздуха сжимается по политропе от 1 бар и 20°С до
8 бар при n = 1,2. Определить конечную температуру, изменение энтропии, количество отведенного тепла и затраченную работу.
Ответ: t2 = 141°С; q = - 87,1 кДж/кг;
∆s = - 0,0,2445 кДж/(кг·К); l = - 173,0 кДж/кг.
175 В сосуде объемом 200 л находится углекислота при температуре 20°С и давлении 100 бар. Температура среды 20°С, давление
среды 1 бар. Определить максимальную полезную работу, которую
может произвести находящаяся в сосуде углекислота.
Ответ: Lmax полезн = 7220 кДж.
176 Торпеда приводится в действие и управляется автоматически, двигаясь на заданной глубине. Для двигателя торпеды использу95
ется имеющийся в ней запас сжатого воздуха. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести двигатель торпеды, если объем сжатого воздуха в ней 170 л, давление 180 бар, а
температура воздуха и морской воды t0 = 10°С. Торпеда отрегулирована на движение под уровнем моря на глубине 4 м. Определить также силу, с которой торпеда устремляется вперед, если радиус ее действия равен 4 км, а потерями привода можно пренебречь.
Ответ: Lmax полезн = 11810 кДж; N = 295 H.
177. В сосуде объемом 400 л заключен воздух при давлении 1
бар и температуре 40°С. Параметры среды: P0 = 1 бар и t0 = 20°С. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести
воздух, заключенный в сосуде.
Ответ: Lmax полезн = 4600 Дж.
178 Айсберг массой 109
кг при температуре 0оС дрейфует в
Гольфстриме, температура воды в котором 20оС. Через некоторое
время айсберг растаял и осталась вода при температуре 20оС. Определить изменение энтропии океанской воды, связанное с таянием
айсберга.
Ответ: ∆ S = 1500000 МДж/К.
179 Определить изменение энтропии кислорода массой 1 кг
при давлении 1 МПа и температуре 427оС.
Ответ: S = 0,2 кДж.
180 При подземном взрыве ядерной бомбы произошел выброс
горячей породы массой 1010 кг при температуре 3000 К. Выброшенная
порода остывает до температуры земной коры 600 К. Удельную теплоемкость породы принять 3352 Дж/(кг·К). Определить изменение энтропии выброшенной породы.
Ответ: ∆ S = 5,36·1013 Дж/К. 

181 Определить термический КПД цикла Карно (см. рис. 2),
давление, объем и температуру во всех точках, работу цикла, количе111
ство подведенного и отведенного, тепла, если известно, что рабочим
телом является 1 кг сухого воздуха, Р1=1 aт, v1=1,3 м3
/кг, Т3=Т4=890 К,
Р2=4 aт, k=1,4.
Ответ: ηt=0,5; Т1=Т2=445 К; v2=0,325 м3
/кг; Р3=44,5 бар;
v3=0,0575 м3
/кг; Р4=11,1 бар; v4=0,23 м3
/кг;
q1=354 кДж/кг; q2=177 кДж/кг; lц=177 кДж/кг.
182 Определить параметры всех точек цикла Карно (см. рис. 2),
работу lц и термический КПД цикла, если рабочим телом является 1 кг
сухого воздуха, подведенное тепло q1=712 кДж/кг, Р1=0,98 бар,
t1=33°С, t3= 800°С, показатель адиабаты k=1,4.
Ответ: Р1=0,98 бар; Т1=306 К; v1=0,896 м3
/кг; Р2=1,96 бар;
Т2=306 К; v2=0,448 м3
/кг; Р3=159 бар; Т3=1073 К;
v3=0,0194 м3
/кг; Р4=15 бар; Т4=1073 К;
v4=0,0194 м3
/кг; lц=510 кДж/кг; ηt=0,715.
183 Определить параметры точек цикла ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме (см. рис. 4), если известно, что
Р1=0,78 бар, t1=87°С, степень сжатия ε=7,0 и степень повышения давления λ = 3,2 , рабочим телом является 1 кг сухого воздуха, показатель
адиабаты k = 1,4.
Ответ: v1=1,32 м3
/кг; Т1=360 К; Р2=11,9 бар; v2=0,189 м3
/кг;
Т2=780 К; Р3=37,8 бар; v3=0,189 м3
/кг; Т3=2496 К;
Р4=2,5 бар; v4=1,32 м3
/кг; Т4=1155 К.
184 Определить количество подведенного и отведенного тепла,
работу сжатия, работу расширения, полезную работу и КПД цикла
предыдущей задачи. Сравнить КПД данного цикла с КПД цикла Карно,
протекающего в том же интервале температур. Определить также
мощность, если расход воздуха 10 кг/ч. Теплоемкость принять постоянной. 
112
Ответ: q1=1230 кДж/кг; q2=570 кДж/кг;
работа сжатия l=301 кДж/кг;
работа расширения l=962 кДж/кг;
lц=282000 кДж/кг; N=110 кВт; ηt=0,538;
для цикла Карно ηt=0,856; ∆ =37%.
185 Определить параметры точек цикла ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении (см. рис. 5), если Р1=0,б76 бар,
t1=450С, степень сжатия ε =13, степень предварительного расширения
ρ =2,2; рабочее тело - сухой воздух, показатель адиабаты принять постоянным k=1,4.
Ответ: Т1=318 К; Р1=0,88 бар; v1=1,035 м3
/кг;
Т2=886 К; Р2=32 бар; v2=0,0796 м3
/кг;
Т3=1945 К; Р3=32 бар; v3=0,175 м3
/кг;
Т4=955 К; Р4=2,,66 бар; v4=1,03 м3
/кг.
186 Определить для цикла задачи 185 количество подведенного q1 и отведенного q2 тепла, работу сжатия, работу расширения, КПД
цикла и мощность при расходе воздуха 1 кг/с. Теплоемкости Ср и Сv
принять постоянными.
Ответ: q1=1065 кДж/кг; q2 =456 кДж/кг;
работа сжатия l=407 кДж/кг;
работа расширения l=1010 кДж/кг;
ηt
 =0,57; N=606 кВт.
187 Определить параметры точек смешанного термического
цикла ДВС (см. рис. 6), если Р1=0,83 бар, t1= 57°С, степень сжатия
ε=15; степень повышения давления λ= 1,6; степень предварительного
расширения ρ = 1,4; показатель адиабаты k= 1,4; рабочим телом является 1 кг сухого воздуха.
Ответ: Т1=330 К; Р1=0,834 бар; v1=1,14 м3
/кг; 
113
Т2=974 К; Р2=36,9 бар; v2=0,076 м3
/кг;
Т3=1557 К; Р3=59 бар; v3=0,076 м3
/кг;
Т4=2180 К; Р4=59 бар; v4=0,1064 м3
/кг;
Т5=845 К; Р5=2,13 бар; v5=1,14 м3
/кг.
188 Определить для цикла, данного в задаче 187, количество
подведенного и отведенного тепла, среднее КПД цикла и мощность
при расходе воздуха 30 кг/мин.
Ответ: q1=1040 кДж/кг; q2=369 кДж/кг;
ηt=65%; N=366 кВт.
189 Определить параметры точек, количество подведенного и
отведенного тепла, КПД, работу цикла и мощность при расходе воздуха 5 кг/с термического цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном
давлении (см. рис. 7), если Р1=0,93 бар, t1=27°C, 5,1
v
v
2
3
= , 4
P
P
1
2
= , рабочее тело - сухой воздух, теплоемкости Ср и Сv принять постоянными.
Ответ: v1=0,923 м3
/кг; Р1=0,93 бар; Т1=300 К;
v2=0,342 м3
/кг; Р2=3,73 бар; Т2=444 К;
v3=0,513 м3
/кг; Р3=3,73 бар; Т3=666 К;
v4=1,385 м3
/кг; Р4=0,95 бар; Т4=450 К;
q1=223 кДж/кг; q2=151 кДж/кг;
lц=72 кДж/кг; N=360 кВт.
190 Для цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном объеме (см. рис. 8) определить параметры точек, количество подведенного
тепла, КПД и мощность при расходе воздуха 3 кг/с, если Р1=0,98 бар,
t1= 20°C, 3
λ = = , рабочее тело - сухой воздух, теплоемкости Ср и Сv принять постоянными, показатель адиабаты k=1,4.
Ответ: Р1=0,98 бар; Т1=293 К; v1=0,857 м3
/кг; 
114
Р2=2,94 бар; Т2=401 К; v2=0,392 м3
/кг;
Р3=2,94 бар; Т3=682 К; v3=0,392 м3
/кг;
Р4=0,98 бар; Т4=426 К; v4=1,2 м3
/кг;
q1=201 кДж/кг; ηt=0,333; N=200 кВт.
191 Определить параметры точек, КПД и работу термического
цикла ДВС (рис. 4), если известно, что Р1= 0,98 бар, t1= З0°С;
0,6
ε = = и количество подведенного тепла q1=1256 кДж/кг, рабочим
телом является 1 кг сухого воздуха, теплоемкость Сv принять постоянной, показатель адиабаты k=1,4.
Ответ: Р1=0,98 бар; Т1=303 К; v1=0,886 м3/кг;
Р2=12,05 бар; Т2=620 К; v2=0,148 м3/кг;
Р3=46,1 бар; Т3=2375 К; v3=0,148 м3/кг;
Р4=3,76 бар; Т4=1160 К; v4=0,886 м3/кг;
ηt=0,514; lц=646 кДж/кг.
192 Определить параметры точек, КПД и количество подведенного тепла термического цикла ДВС (см. рис. 5), если рабочим телом является 1 кг сухого воздуха, Р1=0,93 бар, q2=629 кДж/кг, теплоемкости Сp и Сv принять постоянными, показатель адиабаты k=1,4.
Ответ: v1=0,904 м3/кг; Р1=0,93 бар; Т1=293 К;
v2=0,0753 м3/кг; Р2=30,8 бар; Т2=792 К;
v3=0,202 м3/кг; Р3=30,8 бар; Т3=2130 К;
v4=0,904 м3/кг; Р4=3,72 бар; Т4=1171 К;
ηt=0,535; q1=1350 кДж/кг.
193 Определить параметры точек, количество подведенного
тепла и КПД смешанного цикла ДВС (см. рис. 6), если Р1=0,98 бар,
t1=47°С, Р2=39,2 бар, 5,1
ρ = = и количество отведенного тепла
115
q2=5870 кДж/кг; рабочим теплом является 1 кг сухого воздуха, теплоемкость
Ответ: Р1=0,98 бар; Т1=320 К; v1=0,395 м3/кг;
Р2=39,2 бар; Т2=920 К; v2=0,0665 м3/кг;
Р3=79,6 бар; Т3=1855 К; v3=0,0665 м3/кг;
Р4=79,6 бар; Т4=2783 К; v4=0,1 м3/кг;
Р5=3,49 бар; Т5=1140 К; v2=0,935 м3/кг;
q1=1600 кДж/кг; ηt=0,633.
194 В идеальном одноступенчатом компрессоре сжимается
воздух до давления Р2=2,74 бар. Начальная температура воздуха
t1=17°С, давление Р1=0,98 бар. Определить работу, затраченную на
сжатие 1 кг воздуха, и конечную температуру, если сжатие происходило: а) изотермно; б) политропно при n=1,25; в) адиабатно при k=1,41.
Ответ: а) T1=T2=290 К; l=85,7 кДж/кг;
б) T2=356 К; l=96 кДж/кг;
в) Т2=392 К; l=100 кДж/кг.
195 В идеальном компрессоре производительностью 20 м3
/мин
адиабатно сжимается воздух до давления 5,9 бар. Начальное давление воздуха Р1=0,98 бар и температура t1=20°С. Определить, как изменится теоретическая мощность, затрачиваемая на сжатие, если конечное давление воздуха в компрессоре понизится до Р3=2,9 бар.
Ответ: мощность уменьшается на 44 %.
196 Идеальный поршневой компрессор производительностью
150 м3
/ч сжимает воздух от давления Р1=0,98 бар до Р2=3,92 бар. Как
изменится теоретическая мощность компрессора, если его использовать для сжатия азота (N2), сохранив прежнюю объемную производительность? Какой должна быть теоретическая мощность при сжатии в
116
том же компрессоре 150 кг/ч азота и воздуха? Во всех случаях пределы изменения давления остаются одинаковыми, процесс сжатия изотермный, начальная температура 20° С.
Ответ: N=5,68 кВт. При сжатии азота и сохранении той же объемной производительности необходимо затрачивать прежнюю мощность. Для
сжатия 150 кг/ч азота надо затрачивать мощность N=5,03 кВт, для сжатия 150 кг/ч воздуха N=4,87 кВт.
197 Одноступенчатый поршневой компрессор имеет диаметр
цилиндра D=300 мм, ход поршня S=450 мм, относительный объем
мертвого пространства aO=3% и число оборотов п0=980 об/мин. Давление воздуха в конце сжатия в 3,2 раза превышает начальное давление. Определить теоретическую производительность компрессора для
случаев а) адиабатного, б) политропного (п=1,18) и в) изотермного
расширения остающегося в мертвом пространстве воздуха.
Ответ: V = 31,2 м3
/мин; а) V' = 30 м3
/мин;
б) V" = 29,6 м3
/мин; в) V "' = 29,15 м3
/мин.
198 Воздух сжимается в компрессоре, техническая характеристика которого дана в задаче 197. Как изменится теоретическая производительность компрессора, если давление воздуха в конце сжатия
будет превышать начальное давление: а) в 10 раз, б) в 20 раз? Расширение остающегося в мертвом пространстве воздуха считать политропным, п=1,18.
Ответ: V = 31,2 м3
/мин; а) V' = 25,5 м3
/мин;
б) V" = 20,4 м3
/мин.
199 В одноступенчатом поршневом компрессоре сжимается
воздух, начальное давление которого 745 мм рт. ст. и температура
117
10°С. Определить величину максимально допустимого повышения
давления воздуха в цилиндре компрессора при: а) адиабатном, k=1,41
и б) политропном, п=1,25 (при охлаждении цилиндра) сжатии, если
оно ограничивается температурой вспышки компрессорного масла
t=165°С.
Ответ: Т2=438 К; а) Р2/Р1=5,8; Р2=5,76 бар;
б) Р2/Р1=12,9; Р2=12,8 бар.
200 Определить, сколько ступеней должен иметь идеальный
компрессор при адиабатном сжатии в нем воздуха от начального давления Р1=0,98 бар до конечного давления Р2=49 бар, если в каждой
ступени повышение давления не должно быть больше, чем в 3,8 раза.
Определить также промежуточные давления.
Ответ: z = 2,92. При z = 3 λ = 3,68;
Р’ = 3,6 бар; P’’= 13,29 бар.
201 В идеальном компрессоре воздух сжимается от начального
давления Р1=0,98 бар при t1=0°С до конечного давления Р2=24,5 бар.
Определить, какую температуру будет иметь воздух в конце: а) одноступенчатого, б) двухступенчатого, в) трехступенчатого сжатия, если
сжатие происходит политропно, п=1,25, с промежуточным охлаждением до начальной температуры.
Ответ: а)Т2 = 519 К; t2 = 236°С; б)Т2 = 377 К ;
t2 = 104°С; в)Т2 = 338 К или t2 = 65°С. 

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. 
75
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.
76
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.
151 В цилиндре газового двигателя находится газовая смесь
при давлении 1 бар и температуре 50°С. Объем камеры сжатия двигателя составляет 16% от объема, описываемого поршнем. Определить
конечное давление и конечную температуру газовой смеси при адиабатном ее сжатии. Показатель адиабаты принять равным 1,38.
Ответ: P2 = 4 бар; t2 = 412°С.
152 В двигателе с воспламенением от сжатия воздух сжимается таким образом, что его температура поднимается выше температуры воспламенения нефти. Какое минимальное давление должен
иметь воздух в конце процесса сжатия, если температура воспламенения нефти равна 800°С? Во сколько раз при этом уменьшится объем воздуха? Начальное давление воздуха 1 бар, начальная температура воздуха 80°С. Сжатие воздуха считать адиабатным.
Ответ: Р2 = 49 бар; V1 / V2 = 16.
153 Объем воздуха при адиабатном сжатии в цилиндре двигателя внутреннего сгорания уменьшается в 13 раз. Начальная темпе82
ратура воздуха перед сжатием 77°С, а начальное давление 0,9 бар.
Определить температуру и давление воздуха после сжатия.
Ответ: t2 = 703°С; Р2 = 32,7бар.
154 2 кг воздуха при давлении 1 бар и температуре 15°С адиабатно сжимаются в цилиндре компрессора до давления 7 бар. Определить конечную температуру сжатого воздуха и работу, затраченную
на сжатие.
Ответ: t2 = 229°С; L = - 307,1 кДж.
155 1 м3
воздуха при давлении 0,95 бар и начальной температуре 10°С сжимается по адиабате до 3,8 бар. Определить температуру
и объем воздуха в конце сжатия и работу, затраченную на сжатие.
Ответ: t = 148°С; V2= 0,373 м3
; L= - 117,5 кДж.
156 Воздух при температуре 127°С изотермически сжимается
так, что объем его становится равным 1/4 начального, а затем расширяется по адиабате до начального давления. Определить температуру
воздуха в конце адиабатного расширения.
Ответ: t2 = - 4°С.
157 1 кг воздуха при температуре 17°С сжимается адиабатно
до объема, составляющего 1/5 начального, а затем расширяется изотермически до первоначального объема. Определить работу, произведенную воздухом в результате обоих процессов.
Ответ: l = 67 кДж/кг.
158 Воздух при температуре 20°С должен быть охлажден посредством адиабатного расширения до температуры -60°С. Конечное
давление воздуха при этом должно составлять 1 бар. Определить начальное давление воздуха и удельную работу расширения.
Ответ: Р1= 3,04 бар; l = 57,8 кДж/кг. 
83
159 Воздух в количестве 3 м3
расширяется политропно от давления 5,4 бара и температуры 45°С до давления 1,5 бара. Объем, занимаемый при этом воздухом, становится равным 10 м3
. Определить
показатель политропы, конечную температуру, полученную работу и
количество подведенного тепла.
Ответ: m = 1,064; t2 = 21,4оC; L = 1875 кДж; Q =1575 кДж.
160 В цилиндре двигателя с изобарным подводом тепла происходит сжатие воздуха по политропе с показателем n = 1,33. Определить температуру и давление воздуха в конце сжатия, если степень
сжатия 14,
ε = = t = 77°С и P1 = 1 бар.
Ответ: t2= 564°С; Р2= 33,9 бар.
161 В процессе политропного сжатия затрачивается работа,
равная 195 кДж, причем в одном случае от газа отводится 250 кДж, а в
другом - газу сообщается 42 кДж. Определить показатели обеих политроп.
Ответ: 1) n = 0,9; 2) n = 1,49.
162 1,5 м3
воздуха сжимаются от 1 бар и 17°С до 7 бар; конечная температура при этом равна 100°С. Определить количество тепла, которое необходимо отвести, затраченную работу и показатель
политропы?
Ответ: n = 1,147; L = - 290 кДж; Q = 183 кДж.
163 Горючая смесь в цилиндре двигателя, имеющая температуру 100°С и давление 0,9 бар, подвергается сжатию по политропе с
показателем n = 1,33. Определить конечное давление и степень сжатия в момент, когда температура достигнет 400°С.
Ответ: ε = 5,9; Р2 = 9,5 бар.
84
164 В процессе политропного расширения воздуху сообщается
83,7 кДж тепла. Определить изменение внутренней энергии воздуха и
произведенную работу, если объем воздуха увеличился в 10 раз, а
давление его уменьшилось в 8 раз.
Ответ: ∆U = 16,7 кДж; L = 6702 Дж.
165 Воздух расширяется по политропе, совершая при этом работу, равную 270 кДж, причем в одном случае воздуху сообщается
420 кДж тепла, а в другом - от воздуха отводится 92 кДж тепла. Определить в обоих случаях показатели политропы.
Ответ: 1) n =0,78; 2) n =1,88.
166 Смесь коксового газа с воздухом сжимается по политропе с
показателем n = 1,38; начальное давление P1= 1 бар, начальная температура t1= 50°С. Определить конечную температуру и давление, если степень сжатия ε = 4.
Ответ: t2 = 276°С; P2 = 6,8 бар.
167 В газовом двигателе политропно сжимается горючая смесь
до температуры 450°С. Начальное давление смеси 0,9 бара, начальная температура 80°С. Показатель политропы n = 1,35. Определить
работу сжатия и степень сжатия. Газовую постоянную смеси принять
равной 340 Дж/(кг·К).
Ответ: l = - 360 кДж/кг; ε = 7,82.
168 2 м3
воздуха при давлении 2 бар и температуре 40°С сжимаются до давления 11 бар и объема 0,5 м3
. Определить показатель
политропы, работу сжатия и количество отведенного тепла.
Ответ: n = 1,23; L = - 652 кДж; Q = - 272 кДж.
169 Находящийся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания
воздух при давлении 0,9 бар и t1= 100°С должен быть так сжат, чтобы
конечная температура его поднялась до 650°С. Определить, какое
85
должно быть отношение объема камеры сжатия двигателя к объему,
описываемому поршнем, если сжатие происходит по политропе с показателем n = 1,3.
Ответ: V2= 0,05121 Vh .
170 1 кг воздуха при давлении 4 бар и температуре 100°С расширяется до давления 1 бар. Определить конечную температуру, количество тепла и совершенную работу, если расширение происходит:
а) изохорно, б) изотермически, в) адиабатно и г) политропно с показателем n = 1,2.
Ответ: а) t2 = - 180°С; l = 0; q = - 202 кДж/кг;
б) t1=t2, l = 148,2 кДж/кг; q = 148,2 кДж/кг;
в) t2= - 22°С; l = 87,5 кДж/кг; q = 0;
г) t2 =24оC; l = 10,9 кДж/кг, q = 54,5 кДж/кг.
171 5 м3
воздуха при давлении 4 бар и 60°С расширяются по
политропе до трехкратного объема и давления 1 бар. Определить
показатель политропы, работу, количество сообщенного извне тепла
и изменение внутренней энергии.
Ответ: n = 1,26; L = 1923 кДж;
Q = 672,4 кДж; U2 – U1 = - 1250,6 кДж. 

172 1 кг воздуха сжимается от Рl
 = 1 бар и t1 = 15°С до Р2 =
=5 бар и t2 = 100°С. Определить изменение энтропии. Теплоемкость
считать постоянной.
Ответ: ∆s = - 0,196 кДж/(кг·К).
173 Определить приращение энтропии 3 кг воздуха: а) при нагревании его по изобаре от 0 до 400°С; б) при нагревании его по изохоре от 0 до 880°С; в) при изотермическом расширении с увеличением
объема в 16 раз. Теплоемкость считать постоянной.
Ответ: a) ∆sp = 2,744 кДж/К;
б)∆sv = 3,134 кДж/К; в) ∆sТ = 2,359 кДж/К.
174 1 кг воздуха сжимается по политропе от 1 бар и 20°С до
8 бар при n = 1,2. Определить конечную температуру, изменение энтропии, количество отведенного тепла и затраченную работу.
Ответ: t2 = 141°С; q = - 87,1 кДж/кг;
∆s = - 0,0,2445 кДж/(кг·К); l = - 173,0 кДж/кг.
175 В сосуде объемом 200 л находится углекислота при температуре 20°С и давлении 100 бар. Температура среды 20°С, давление
среды 1 бар. Определить максимальную полезную работу, которую
может произвести находящаяся в сосуде углекислота.
Ответ: Lmax полезн = 7220 кДж.
176 Торпеда приводится в действие и управляется автоматически, двигаясь на заданной глубине. Для двигателя торпеды использу95
ется имеющийся в ней запас сжатого воздуха. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести двигатель торпеды, если объем сжатого воздуха в ней 170 л, давление 180 бар, а
температура воздуха и морской воды t0 = 10°С. Торпеда отрегулирована на движение под уровнем моря на глубине 4 м. Определить также силу, с которой торпеда устремляется вперед, если радиус ее действия равен 4 км, а потерями привода можно пренебречь.
Ответ: Lmax полезн = 11810 кДж; N = 295 H.
177. В сосуде объемом 400 л заключен воздух при давлении 1
бар и температуре 40°С. Параметры среды: P0 = 1 бар и t0 = 20°С. Определить максимальную полезную работу, которую может произвести
воздух, заключенный в сосуде.
Ответ: Lmax полезн = 4600 Дж.
178 Айсберг массой 109
кг при температуре 0оС дрейфует в
Гольфстриме, температура воды в котором 20оС. Через некоторое
время айсберг растаял и осталась вода при температуре 20оС. Определить изменение энтропии океанской воды, связанное с таянием
айсберга.
Ответ: ∆ S = 1500000 МДж/К.
179 Определить изменение энтропии кислорода массой 1 кг
при давлении 1 МПа и температуре 427оС.
Ответ: S = 0,2 кДж.
180 При подземном взрыве ядерной бомбы произошел выброс
горячей породы массой 1010 кг при температуре 3000 К. Выброшенная
порода остывает до температуры земной коры 600 К. Удельную теплоемкость породы принять 3352 Дж/(кг·К). Определить изменение энтропии выброшенной породы.
Ответ: ∆ S = 5,36·1013 Дж/К. 

181 Определить термический КПД цикла Карно (см. рис. 2),
давление, объем и температуру во всех точках, работу цикла, количе111
ство подведенного и отведенного, тепла, если известно, что рабочим
телом является 1 кг сухого воздуха, Р1=1 aт, v1=1,3 м3
/кг, Т3=Т4=890 К,
Р2=4 aт, k=1,4.
Ответ: ηt=0,5; Т1=Т2=445 К; v2=0,325 м3/кг; Р3=44,5 бар;
v3=0,0575 м3
/кг; Р4=11,1 бар; v4=0,23 м3/кг;
q1=354 кДж/кг; q2=177 кДж/кг; lц=177 кДж/кг.
182 Определить параметры всех точек цикла Карно (см. рис. 2),
работу lц и термический КПД цикла, если рабочим телом является 1 кг
сухого воздуха, подведенное тепло q1=712 кДж/кг, Р1=0,98 бар,
t1=33°С, t3= 800°С, показатель адиабаты k=1,4.
Ответ: Р1=0,98 бар; Т1=306 К; v1=0,896 м3
/кг; Р2=1,96 бар;
Т2=306 К; v2=0,448 м3/кг;
Р3=159 бар; Т3=1073 К;v3=0,0194 м3/кг;
Р4=15 бар; Т4=1073 К;v4=0,0194 м3/кг; lц=510 кДж/кг; ηt=0,715.
183 Определить параметры точек цикла ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме (см. рис. 4), если известно, что
Р1=0,78 бар, t1=87°С, степень сжатия ε=7,0 и степень повышения давления λ = 3,2 , рабочим телом является 1 кг сухого воздуха, показатель
адиабаты k = 1,4.
Ответ: v1=1,32 м3/кг; Т1=360 К; Р2=11,9 бар; v2=0,189 м3/кг;
Т2=780 К; Р3=37,8 бар; v3=0,189 м3/кг; Т3=2496 К;
Р4=2,5 бар; v4=1,32 м3/кг; Т4=1155 К.
184 Определить количество подведенного и отведенного тепла,
работу сжатия, работу расширения, полезную работу и КПД цикла
предыдущей задачи. Сравнить КПД данного цикла с КПД цикла Карно,
протекающего в том же интервале температур. Определить также
мощность, если расход воздуха 10 кг/ч. Теплоемкость принять постоянной. 
112
Ответ: q1=1230 кДж/кг; q2=570 кДж/кг;
работа сжатия l=301 кДж/кг;
работа расширения l=962 кДж/кг;
lц=282000 кДж/кг; N=110 кВт; ηt=0,538;
для цикла Карно ηt=0,856; ∆ =37%.
185 Определить параметры точек цикла ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении (см. рис. 5), если Р1=0,б76 бар,
t1=450С, степень сжатия ε =13, степень предварительного расширения
ρ =2,2; рабочее тело - сухой воздух, показатель адиабаты принять постоянным k=1,4.
Ответ: Т1=318 К; Р1=0,88 бар; v1=1,035 м3/кг;
Т2=886 К; Р2=32 бар; v2=0,0796 м3/кг;
Т3=1945 К; Р3=32 бар; v3=0,175 м3/кг;
Т4=955 К; Р4=2,,66 бар; v4=1,03 м3/кг.
186 Определить для цикла задачи 185 количество подведенного q1 и отведенного q2 тепла, работу сжатия, работу расширения, КПД
цикла и мощность при расходе воздуха 1 кг/с. Теплоемкости Ср и Сv
принять постоянными.
Ответ: q1=1065 кДж/кг; q2 =456 кДж/кг;
работа сжатия l=407 кДж/кг;
работа расширения l=1010 кДж/кг;
ηt
 =0,57; N=606 кВт.
187 Определить параметры точек смешанного термического
цикла ДВС (см. рис. 6), если Р1=0,83 бар, t1= 57°С, степень сжатия
ε=15; степень повышения давления λ= 1,6; степень предварительного
расширения ρ = 1,4; показатель адиабаты k= 1,4; рабочим телом является 1 кг сухого воздуха.
Ответ: Т1=330 К; Р1=0,834 бар; v1=1,14 м3/кг; 
Т2=974 К; Р2=36,9 бар; v2=0,076 м3/кг;
Т3=1557 К; Р3=59 бар; v3=0,076 м3/кг;
Т4=2180 К; Р4=59 бар; v4=0,1064 м3/кг;
Т5=845 К; Р5=2,13 бар; v5=1,14 м3/кг.
188 Определить для цикла, данного в задаче 187, количество
подведенного и отведенного тепла, среднее КПД цикла и мощность
при расходе воздуха 30 кг/мин.
Ответ: q1=1040 кДж/кг; q2=369 кДж/кг;
ηt=65%; N=366 кВт.
189 Определить параметры точек, количество подведенного и
отведенного тепла, КПД, работу цикла и мощность при расходе воздуха 5 кг/с термического цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном
давлении (см. рис. 7), если Р1=0,93 бар, t1=27°C, 5,1
= , рабочее тело - сухой воздух, теплоемкости Ср и Сv принять постоянными.
Ответ: v1=0,923 м3
/кг; Р1=0,93 бар; Т1=300 К;
v2=0,342 м3
/кг; Р2=3,73 бар; Т2=444 К;
v3=0,513 м3
/кг; Р3=3,73 бар; Т3=666 К;
v4=1,385 м3
/кг; Р4=0,95 бар; Т4=450 К;
q1=223 кДж/кг; q2=151 кДж/кг;
lц=72 кДж/кг; N=360 кВт.
190 Для цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном объеме (см. рис. 8) определить параметры точек, количество подведенного
тепла, КПД и мощность при расходе воздуха 3 кг/с, если Р1=0,98 бар,
t1= 20°C, 3
λ = = , рабочее тело - сухой воздух, теплоемкости Ср и Сv принять постоянными, показатель адиабаты k=1,4.
Ответ: Р1=0,98 бар; Т1=293 К; v1=0,857 м3
/кг; 
114
Р2=2,94 бар; Т2=401 К; v2=0,392 м3/кг;
Р3=2,94 бар; Т3=682 К; v3=0,392 м3/кг;
Р4=0,98 бар; Т4=426 К; v4=1,2 м3/кг;
q1=201 кДж/кг; ηt=0,333; N=200 кВт.
191 Определить параметры точек, КПД и работу термического
цикла ДВС (рис. 4), если известно, что Р1= 0,98 бар, t1= З0°С;
0,6
ε = = и количество подведенного тепла q1=1256 кДж/кг, рабочим
телом является 1 кг сухого воздуха, теплоемкость Сv принять постоянной, показатель адиабаты k=1,4.
Ответ: Р1=0,98 бар; Т1=303 К; v1=0,886 м3/кг;
Р2=12,05 бар; Т2=620 К; v2=0,148 м3/кг;
Р3=46,1 бар; Т3=2375 К; v3=0,148 м3/кг;
Р4=3,76 бар; Т4=1160 К; v4=0,886 м3/кг;
ηt=0,514; lц=646 кДж/кг.
192 Определить параметры точек, КПД и количество подведенного тепла термического цикла ДВС (см. рис. 5), если рабочим телом является 1 кг сухого воздуха, Р1=0,93 бар, q2=629 кДж/кг, теплоемкости Сp и Сv принять постоянными, показатель адиабаты k=1,4.
Ответ: v1=0,904 м3
/кг; Р1=0,93 бар; Т1=293 К; v2=0,0753 м3
/кг; Р2=30,8 бар; Т2=792 К; v3=0,202 м3
/кг; Р3=30,8 бар; Т3=2130 К; v4=0,904 м3
/кг; Р4=3,72 бар; Т4=1171 К; ηt=0,535; q1=1350 кДж/кг.
193 Определить параметры точек, количество подведенного
тепла и КПД смешанного цикла ДВС (см. рис. 6), если Р1=0,98 бар,
t1=47°С, Р2=39,2 бар, 5,1
ρ = = и количество отведенного тепла
115
q2=5870 кДж/кг; рабочим теплом является 1 кг сухого воздуха, теплоемкость
Ответ: Р1=0,98 бар; Т1=320 К; v1=0,395 м3/кг;
Р2=39,2 бар; Т2=920 К; v2=0,0665 м3/кг;
Р3=79,6 бар; Т3=1855 К; v3=0,0665 м3/кг;
Р4=79,6 бар; Т4=2783 К; v4=0,1 м3/кг;
Р5=3,49 бар; Т5=1140 К; v2=0,935 м3/кг;
q1=1600 кДж/кг; ηt=0,633.
194 В идеальном одноступенчатом компрессоре сжимается
воздух до давления Р2=2,74 бар. Начальная температура воздуха
t1=17°С, давление Р1=0,98 бар. Определить работу, затраченную на
сжатие 1 кг воздуха, и конечную температуру, если сжатие происходило: а) изотермно; б) политропно при n=1,25; в) адиабатно при k=1,41.
Ответ: а) T1=T2=290 К; l=85,7 кДж/кг;
б) T2=356 К; l=96 кДж/кг;
в) Т2=392 К; l=100 кДж/кг.
195 В идеальном компрессоре производительностью 20 м3
/мин
адиабатно сжимается воздух до давления 5,9 бар. Начальное давление воздуха Р1=0,98 бар и температура t1=20°С. Определить, как изменится теоретическая мощность, затрачиваемая на сжатие, если конечное давление воздуха в компрессоре понизится до Р3=2,9 бар.
Ответ: мощность уменьшается на 44 %.
196 Идеальный поршневой компрессор производительностью
150 м3
/ч сжимает воздух от давления Р1=0,98 бар до Р2=3,92 бар. Как
изменится теоретическая мощность компрессора, если его использовать для сжатия азота (N2), сохранив прежнюю объемную производительность? Какой должна быть теоретическая мощность при сжатии в
116
том же компрессоре 150 кг/ч азота и воздуха? Во всех случаях пределы изменения давления остаются одинаковыми, процесс сжатия изотермный, начальная температура 20° С.
Ответ: N=5,68 кВт. При сжатии азота и сохранении той же объемной производительности необходимо затрачивать прежнюю мощность. Для
сжатия 150 кг/ч азота надо затрачивать мощность N=5,03 кВт, для сжатия 150 кг/ч воздуха N=4,87 кВт.
197 Одноступенчатый поршневой компрессор имеет диаметр
цилиндра D=300 мм, ход поршня S=450 мм, относительный объем
мертвого пространства aO=3% и число оборотов п0=980 об/мин. Давление воздуха в конце сжатия в 3,2 раза превышает начальное давление. Определить теоретическую производительность компрессора для
случаев а) адиабатного, б) политропного (п=1,18) и в) изотермного
расширения остающегося в мертвом пространстве воздуха.
Ответ: V = 31,2 м3/мин; а) V' = 30 м3/мин;
б) V" = 29,6 м3/мин; в) V "' = 29,15 м3/мин.
198 Воздух сжимается в компрессоре, техническая характеристика которого дана в задаче 197. Как изменится теоретическая производительность компрессора, если давление воздуха в конце сжатия
будет превышать начальное давление: а) в 10 раз, б) в 20 раз? Расширение остающегося в мертвом пространстве воздуха считать политропным, п=1,18.
Ответ: V = 31,2 м3/мин; а) V' = 25,5 м3/мин;
б) V" = 20,4 м3/мин.
199 В одноступенчатом поршневом компрессоре сжимается
воздух, начальное давление которого 745 мм рт. ст. и температура
117
10°С. Определить величину максимально допустимого повышения
давления воздуха в цилиндре компрессора при: а) адиабатном, k=1,41
и б) политропном, п=1,25 (при охлаждении цилиндра) сжатии, если
оно ограничивается температурой вспышки компрессорного масла
t=165°С.
Ответ: Т2=438 К; а) Р2/Р1=5,8; Р2=5,76 бар;
б) Р2/Р1=12,9; Р2=12,8 бар.
200 Определить, сколько ступеней должен иметь идеальный
компрессор при адиабатном сжатии в нем воздуха от начального давления Р1=0,98 бар до конечного давления Р2=49 бар, если в каждой
ступени повышение давления не должно быть больше, чем в 3,8 раза.
Определить также промежуточные давления.
Ответ: z = 2,92. При z = 3 λ = 3,68;
Р’ = 3,6 бар; P’’= 13,29 бар.
201 В идеальном компрессоре воздух сжимается от начального
давления Р1=0,98 бар при t1=0°С до конечного давления Р2=24,5 бар.
Определить, какую температуру будет иметь воздух в конце: а) одноступенчатого, б) двухступенчатого, в) трехступенчатого сжатия, если
сжатие происходит политропно, п=1,25, с промежуточным охлаждением до начальной температуры.
Ответ: а)Т2 = 519 К; t2 = 236°С; б)Т2 = 377 К ;
t2 = 104°С; в)Т2 = 338 К или t2 = 65°С. 

202 Воздух при постоянном давлении Р1 = 60 бар и t1 = 27oC
вытекает в среду с давлением Р2 = 40 бар.
Определить теоретическую скорость и конечную температуру при
адиабатном истечении.
Ответ: ω = 257 м/с; t2 = – 6oC.
203 Через сопло форсунки компрессорного двигателя с вос-
пламенением от сжатия подается воздух для распыливания нефти, 
129
поступающей в цилиндр двигателя. Давление воздуха Р1 = 50 бар, а
его температура t2 = 27oC. Давление сжатого воздуха в цилиндре дви-
гателя 35 бар. Определить теоретическую скорость адиабатного исте-
чения воздуха из сопла форсунки.
Ответ: ω = 241 м/с.
204 Определить теоретическую скорость адиабатного истече-
ния азота и секундный расход, если Р1 = 70 бар, Р2 = 45 бар, t1 = 50oC,
F = 10 мм2
.
Ответ: ω = 282 м/с; G = 0,148 кг/с.
205 Воздух при давлении P1 = 1 бар и температуре t1 = 15oC
вытекает из резервуара. Найти значение P2, при котором теоретиче-
ская скорость адиабатного истечения будет равна критической, и ве-
личину этой скорости.
Ответ: Р2 kp = 0,528 бар; ωкр = 310 м/с.
206 К соплам газовой турбины подводятся продукты сгорания
топлива при давлении 10 бар и температуре 600oC. Давление за со-
плами 1,2 бар. Расход газа, отнесенный к одному соплу, G = 1440 кг/ч.
Определить размеры сопла. Истечение считать адиабатным. Угол ко-
нусности принять равным 10o
. Принять, что продукты сгорания обла-
дают свойствами воздуха.
Ответ: dmin = 19,4 мм; d = 25 мм; l = 32 мм.
207 Определить теоретическую скорость адиабатного истече-
ния воздуха через сопло Лаваля, если Р1 = 8 бар и t1 = 20oC, а давле-
ние среды на выходе из сопла Р2 = 1 бар. Сравнить полученную ско-
рость с критической.
Ответ: ω = 514 м/с; ωкр = 313 м/с. 
130
208 Определить теоретическую скорость истечения пара из
котла в атмосферу. Давление в котле 1,5 бар и степень сухости 0,95.
Процесс расширения пара считать адиабатным.
Ответ: ω = 360 м/с.
209 Влажный пар с параметрами Р1 = 18 бар и x1 = 0,92 выте-
кает в среду с давлением Р2 = 12 бар; площадь выходного сечения со-
пла 20 мм2
. Определить теоретическую скорость при адиабатном ис-
течении пара и его секундный расход.
Ответ: ω = 380 м/с; G = 0,05 кг/с.
210 Определить теоретическую скорость истечения пара из
сопла Лаваля для следующих данных: Р1 = 16 бар, t1 = 300oC, Р2 =
=1 бар. Процесс расширения пара в сопле считать адиабатным.
Ответ: ω = 1040 м/с.
211 Водяной пар давлением 20 бар с температурой 400oC при
истечении из сопла расширяется по адиабате до давления 2 бар. Оп-
ределить площадь минимального и выходного сечения сопла, а также
скорости истечения в этих соплах, если расход пара 4 кг/с. Процесс
расширения пара в сопле принять адиабатным.
Ответ: Fmin = 16 см2
; Fmax = 36 см2
;
ωкр = 580 м/с; ω = 1050 м/с.
212 Парогенератор вырабатывает 1800 кг/ч пара давлением
10,8 бар. Каким должно быть сечение предохранительного клапана,
чтобы при внезапном прекращении отбора пара давление не превы-
сило 10,8 бар?
Ответ: Fmin = 321 мм2
.
213 Для обдувки поверхностей нагрева паровых котлов поль-
зуются так называемыми обдувочными аппаратами, снабженными со-
плами, через которые обычно пропускают пар или воздух. 
131
Определить диаметры минимального и выходного сечения со-
пла для часового расхода 1000 кг сухого насыщенного пара, если на-
чальное давление его Р1 = 20,6 бар, а конечное Р2 = 1,0 бар. Процесс
расширения пара принять адиабатным. Определить также теоретиче-
скую скорость истечения пара из сопла.
Ответ: dmin = 11,2 мм; d = 22,4 мм; ω= 1000 м/с.
214 1 кг воздуха при температуре t1 = 200oC дросселируется от
давления 12 бар до давления 7 бар. Определить энтальпию воздуха
после дросселирования (принимая, что энтальпия его при 0oC равна
нулю) и изменение энтропии в рассматриваемом процессе.
Ответ: h=202,4 кДж/кг; ∆s=0,157 кДж/(кг⋅К).
215 В стальном баллоне находятся 6,25 кг воздуха при давле-
нии 50 бар. При выпуске из баллона воздуха он дросселируется до
давления 25 бар. Определить приращение энтропии в процессе дрос-
селирования.
Ответ: ∆s = 0,199 кДж/К.
216 Пар при давлении 1 бар и x1 = 0,9 дросселируется до дав-
ления 1 бар. Определить конечную сухость пара.
Ответ: x2 = 0,96.
217 До какого давления необходимо дросселировать пар при
Р1 = 60 бар и x1 = 0,96, чтобы он стал сухим насыщенным?
Ответ: Р2 = 2,6 бар.
218 Пар при давлении 20 бар и степени сухости 0,9 дроссели-
руется до давления 8 бар. Определить состояние пара в конце дрос-
селирования.
Ответ: x2 = 0,921. 
132
219 Пар при давлении 100 бар и t1 = 320oC дросселируется до
Р2 = 30 бар. Определить параметры конечного состояния и изменение
температуры пара.
Ответ: x2 = 0,99; ∆t = 85oC.
220 Отработавший пар из паровой турбины поступает в кон-
денсатор в количестве 125 т/ч. Состояние отработавшего пара:
Р2 = 0,044 бар и x = 0,89. Определить диаметр входного патрубка кон-
денсатора, если скорость пара в нем ω = 120 м/с.
Ответ: d = 3,22 м.
221 Определить площади минимального и выходного сечений
сопла Лаваля, если известны начальные параметры пара: Р1= 9,8 бар,
t1 = 300oC. Давление за соплом Р2 = 2,45 бар. Расход пара через со-
пло 720 кг/ч. Скоростной коэффициент 0,94.
Ответ: Fmin = 165 мм2
; Fmax = 210 мм2
.
222 В паровую турбину подается пар со следующими парамет-
рами: P1 = 60 бар, t1 = 400oC. В клапанах турбины пар дросселируется
до 55 бар и поступает в расширяющиеся сопла, давление за которыми
Р2 = 10 бар. Расход пара через одно сопло 8000 кг/ч. Скоростной ко-
эффициент 0,94. Определить площади минимального и выходного се-
чений.
Ответ: Fmin = 355 мм2
; Fmax = 546 мм2
.
223 По паропроводу течет влажный пар, параметры которого:
P1 = 10 бар и x1 = 0,98. Часть пара через дроссельный вентиль пере-
пускается в паропровод, давление в котором P2 = 1,2 бар. Определить
состояние пара в паропроводе низкого давления.
Ответ: пар перегретый, t2 = 130oC. 


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


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar