Сопротивление материалов выполнение курсовой Инженерная графика выполнение сборочного чертежа История искусства Курс лекций по физике Примеры решения задач
Постоянный электрический ток Закон Ома для участка цепи Источник тока Работа и мощность электрического тока Термодинамика Первое начало термодинамики Круговые процессы.

Круговые процессы. Тепловые двигатели

Когда газ в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большим запасом внутренней энергии: в момент проскакивания электрической искры или в конце рабочего хода поршня?

 Решение

 1. Двигатель внутреннего сгорания представляет собой циклическую тепловую машину, которая периодически совершает работу и возвращается после этого в исходное состояние. Периодически работающая тепловая машина должна иметь «рабочее тело» термодинамическое состояние, которого меняется циклически, нагреватель от которого «рабочее тело» забирает тепло и холодильник, которому тепло отдаётся.

 2. Механическая работа совершается за счёт изменения внутренней энергии «рабочего тела». В соответствии с первым началом термодинамики для круговых процессов должно выполняться равенство

 , (1)

где dQ1 - количество тепла, забираемое у нагревателя «рабочим телом»,

dQ2 - количество тепла, получаемое холодильником от «рабочего тела».

 3. Производство работы осуществляется за счёт изменения внутренней энергии газообразного «рабочего тела». Максимальной внутренняя энергия будет в момент воспламенения топливно-воздушной смеси, которая в ДВС и является «рабочим телом». В конце рабочего хода поршня запас внутренней энергии «рабочего тела» уменьшается.

 2.4.2. В результате кругового процесса газ совершил работу dА = 1 Дж и передал холодильнику dQ2 = 4,2 Дж. Определить термодинамический коэффициент полезного действия цикла h.

  Решение

 1. Термический коэффициент полезного действия (КПД) цикла равен

  . (1)

 2. Определим количество тепла, получаемого «рабочим телом» от нагревателя

 5,2 Дж. (2)

 3. Подставим значение dQ1 в уравнение (1)

 . (3)

 2.4.3. Совершая замкнутый круговой процесс, газ получил от нагревателя количество теплоты dQ1 = 4 кДж. Определить работу газа при протекании цикла, если его термический КПД h = 0,1.

 Решение

 1. Запишем уравнение термического КПД и определим количество тепла dQ2, отдаваемое газом холодильнику

 . (1)

 2. Воспользовавшись уравнением (2) предыдущей задачи, определим работу цикла

 . (2)

 2.4.4. Идеальный двухатомный газ, содержащий n = 1 моль вещества, совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар. Наименьший объём Vmin = 10 л, наибольший - Vmax = 20 л, наименьшее давление, при этом, составляет рmin = 246 кПа, наибольшее - р max = 410 кПа. Построить график цикла. Определить температуру Т для характерных точек процесса и совершаемую за цикл работу.

  Решение

 1. Определим, используя уравнение Клапейрона ­ Менделеева, температуру характерных точек процесса

 ,  (1)

 , (2)

 ,  (3)

 . (4)

 2. Определим количество тепла, отдаваемое газом охладителю на изохорном участке 1®2

  . (5)

 3. Определим совершаемую за цикл работу, которая численно будет равна площади прямоугольника 1,2,3,4

 . (6)

  2.4.5. Идеальный двухатомный газ в количестве n = 1 кмоль, совершает замкнутый цикл в соответствии с приведённым графиком. Определить количество теплоты dQ1`, получаемое от нагревателя, количество тепла, отдаваемое охладителю dQ2, совершаемую за цикл работу dA и термический КПД процесса h.

 Решение

 1. Определим количество теплоты, получаемое газом от нагревателя, которое будет складываться из количества тепла dQ1,2 на первом изобарном участке цикла 1 - 2 и количества тепла dQ2,3 на первом изохорном участке 2 - 3

 , (1)

 . (2)

 . (3)

 2. Найдём количество тепла dQ2, отдаваемое охладителю на участках цикла 3,4,1

 , (4)

 , (5)

 . (6)

 3. Работа, совершаемая за один цикл

  . (7)

 4. Термический КПД процесса

 . (8)

Диполь с электрическим моментом р = 1 пКл м равномерно вращается с частотой n = 10 3 с 1 относительно оси, проходящей через центр диполя перпендикулярно своему плечу. Получить закон изменения потенциала во времени для некой точки, отстоящей от центра диполя на расстоянии r = 1 см и лежащей в плоскости диполя. В начальный момент времени потенциал равен нулю (0) = 0.
Магнитное поле движущегося электрического заряда