Решение.

Общее изменение энтропии в данном случае складывается из её изменений в отдельных процессах.

1. Нагревание льда

2. Плавление льда

3. Нагревание воды

Изменение энтропии H₂O

Изменение энтропии среды

Изменение энтропии системы

Проверим единицы измерения

Ответ.

ΔS_H2O = ; ΔS_c =

Вариант 11 (1, 12, 23)

Задача 1

Манометр газового баллона показывает давление 0,9 МПа, столбик ртути в барометре имеет высоту 730 мм при температуре в помещении 30 °С. Определить абсолютное давление газа в баллоне в мегапаскалях

Дано:

p = 0,9·10⁶Па

p_t = 730мм.рт.ст

t = 30⁰C

Найти:

р_абс - ?

Решение

Показание барометра получено при температуре 30⁰С. Это показание нужно привести к 0⁰С по формуле р₀ = р_t (1—0,000172 t), где р₀ - показание прибора, приведенное к 0°С, мм рт. ст.; р_t - действительная высота ртутного столба при температуре воздуха t°С, мм рт. ст.; 0,000172 - коэффициент объемного расширения ртути.

Так как манометр показывает избыточное давление, то для того, чтобы найти абсолютное давление, нужно к показаниям манометра добавить показания барометра, т.е.

Ответ:

Задача 12

Определить удельный объем идеального газа кислорода О₂ (=32 кг/кмоль) при давлении 1 бар и температуре 20 °С

Дано:

M = 0,032кг/моль

р = 1бар = 10⁵Па

Т = 293К

R = 8,31Дж/(К·моль)

Найти:

v - ?

Решение

Проверим единицы измерения

Ответ:

Задача 23

С помощью электронагревателя (рис.4.1) 10 кг воздуха изобарно нагреваются от температуры внешней среды t₁=t_ос=20 °С до t₂=700 °С. Температура нагревателя t_нг=1000°С остается постоянной. Определить увеличение энтропии системы и потерю возможной работы – эксергии за счет необратимости этого процесса теплообмена. Cчитать cистему замкнутой изолированной, а воздух идеальным двухатомным газом с c_р=const

Дано:

m = 10кг

T₁ = 293К

T₂ = 923К

T₃ = 1273К

c_р = const = 1,005Дж/(кг·К) (табличное данное)

Найти:

ΔS_c - ?

Решение

Изменение энтропии системы равняется сумме изменений энтропий нагревателя и нагреваемого воздуха

Ответ:

ΔS_c = ;

Вариант 15 (5, 16, 27)

Задача 5

Разрежение в газоходе котла измеряется при помощи тягомера с наклонной трубкой (рис. 1). Угол наклона трубки =30^о. В качестве измерительной жидкости залит керосин с плотностью 0,8 г/см³.

Определить абсолютное давление в газоходе котла в барах, паскалях, в технических атмосферах при отсчете по наклонной шкале трубки прибора ℓ=220 мм и барометрическом давлении в котельной (приведенном к 0 ^оС) В_о=740 мм рт.ст

Дано:

=30^о

ρ = 0,8 г/см³ = 800кг/м³

ℓ=220 мм = 0,22м

р₀ = В₀ = 740мм.рт.ст = 740·133,3 = 9,864·10⁴Па

1Па = 10,197·10⁻⁶ат (техническая атмосфера) в задаче не указано, в каких атмосферах нужно дать ответ

1Па = 10^-5Бар

g = 9,81м/с²

Найти:

р - ?

Решение

Давление газа в газоходе котла будет меньше барометрического давления на величину, которую показывает тягомер, т.е.

Проверим единицы измерения

Ответ:

Задача 16

В жесткий резервуар вместимостью 3 м³ компрессором нагнетается азот (N₂), избыточное давление в резервуаре повышается от 0,2 до 2,5 бар, а температура от 25 до 75 ^оС. Барометрическое давление B_о=750 мм рт.ст. Определить массу азота, поступившего в резервуар. Считать азот идеальным газом

Дано:

р_изб1 = 0,2бар = 0,2·10⁵Па

р_изб2 = 2,5 бар = 2,5·10⁵Па

Т₁ = 298К

Т₂ = 348К

М = 0,028кг/м³

V = 3м³

R = 8,31Дж/(К·моль)

р₀ = 750 мм рт.ст = 99975Па

Найти:

Δm - ?