Билет 9. Вопрос 2. Вопрос 1. Вопрос 1. Вопрос 2. Плоская стенка

Билет 9

Вопрос 2

Течение жидкости в трубах может быть ламинарным и турбулентным. О режиме течения судят по величине числа Рейнольдса: Развитое турбулентное движение устанавливается при Re> 10⁴

Билет 10

Вопрос 1

Энтропия ds = dq/Т - полный дифференциал некоторой функции состояния

ее изменение в каком-либо процессе:

Рисунок – Графическое изображение теплоты в Т, s –координатах.

Вопрос 2

Билет 11

Вопрос 1

Отношение количества теплоты, подведенной (или отведенной) в данном процессе, к изменению температуры называется теплоемкостью тела (системы тел):

Массовая теплоемкость — это теплоемкость, отнесенная к единице массы рабочего тела,

Объемная теплоемкость — теплоемкость, отнесенная к единице объема рабочего тела,

Мольная теплоемкость — теплоемкость, отнесенная к количеству рабочего тела (газа) в молях,

где

- молекулярная масс где

- молекулярная масса

Массовая и мольная теплоемкости связаны следующим соотношением:

Объемная теплоемкость газов выражается через мольную как

Вопрос 2

В действительных условиях работы различных теплообменных устройств теплота передается одновременно теплопроводностью, конвекцией и излучением. Такое явление называется сложным теплообменом.

Плоская стенка

Для многослойной стенки, состоящей из n – слоев, принимает вид:

линейный коэффициент теплопередачи (на 1 м длины трубы):

Билет 12

Вопрос 1

При изохорном процессе выполняется условие dv = 0 или v = const.

p/T = R/ v =const,

т.е. давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре:

р₂/ р₁ = T₂/ T₁. (4.1)

Работа расширения в этом процессе равна нулю, т.к. dv = 0.

Количество теплоты, подведенной к рабочему телу в процессе при c_v = const, определяется

Вопрос 2

Тепловое излучение есть результат превращения внутренней энергии тел в энергию электромагнитных колебаний. При попадании тепловых лучей (волн) на другое тело их энергия частично поглощается им, снова прекращаясь во внутреннюю.

Тепловое излучение как процесс распространения электромагнитных волн

характеризуется длиной волны.

основноеколичество энергии излучается при длине от 120,8 до 80 мкм. Эти лучи принято называть тепловыми (инфракрасными). Большую длину имеют радиоволны, меньшую– волны видимого (светового) излучения (0,4 – 0,8 мкм).

Закон Планка устанавливает распределение интенсивности излучения по

различным участкам спектра длин волн.

Билет 13

Вопрос 1

Изобарным называется процесс, происходящий при постоянном давлении.

v/ T = R/ p = const,

или v₂/ v₁ = T₂/ T₁, (4.6)

т.е. в изобарном процессе объем газа пропорционален его абсолютной температуре (закон Гей-Люссака).

Изображение изобарного процесса в р,v –и Т,s – координатах.

Работа при р = const, будет

Количество теплоты, сообщаемое газу при нагревании (или отдаваемое им при охлаждении), находим:

Изменение энтропии при с_р = сonst равно:

s₂ – s₁ = c_p ln (T₂/ T₁),

Вопрос 2

Тлм = 2,898·10^-3м·К.

Из выражения лм =2,898/Т·10³ откуда следует, что с ростомтемпературы максимум излучения смещается в сторону коротких волн.

Билет 14

Вопрос 1

При изотермическом процессе температура постоянна, следовательно,

p v = R T = const,

или p₂/ p₁ = v₁/ v₂,

т.е. давление и объем обратно пропорциональны друг другу, так что при изотермическом сжатии давление газа возрастает, а при расширении – падает (закон Бойля – Мариотта).

Изображение изотермического процесса в p,v и T,s – координатах.

Работа процесса:

Изменение энтропии в изотермическом процессе выражается формулой

Вопрос 2

закон распределения энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела в зависимости от температуры.

формула Релея-Джинса

Билет 15

Вопрос 1

Процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой, называется адиабатным.

Изображение адиабатного процесса в p,v – и T,s – координатах.

Работа может быть вычислена по одной из следующих формул:

l = – Du = с_v (Т₁– Т₂) =

= ;

т.к. p₁v₁ = RT₁ и p₂v₂ = RT₂, то

Величина k = c_p/ c_v

называется показателем адиабаты.

Вопрос 2

Закон Стефана – Больцмана обычно записывают в виде:

Е₀=С₀(Т/100)⁴

Где С₀=5,67 Вт/(м²*К)- излучательная способность абсолютно черного тела.

Билет 16

Вопрос 1

Политропным называется процесс, который описывается уравнением

pvⁿ = const.

Показатель политропы п может принимать любое численное значение в пределах от – ¥ до + ¥, но для данного процесса он является величиной постоянной.

Работа расширения газа в политропном процессе

Количество подведенного (или отведенного) в процессе тепла можно определить:

q = (u₂ – u₁) + l.

Изображение основных термодинамических процессов идеального газа в р,v – и Т,s – координатах.

Вопрос 2

энергетич. хар-ка излучающего тела, равная отношению значений светимостей энергетических данного тела и абсолютно чёрного тела при той же темп-ре.

Величина

называется приведенной степенью черноты.

Билет 17

Вопрос 1

цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, носит название цикла Карно.

Рисунок – Прямой цикл Карно (основные закономерности превращения тепловой энергии в механическую).

термический КПД цикла Карно определяется

Увеличить КПД цикла можно либо за счет увеличения температуры горячего источника, либо за счет уменьшения температуры холодного.

Вопрос 2

Число Нуссельта (Nu) определяет интенсивность конвективного теплообмена на границе стенка-жидкость. ,

где α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²∙К); λ – коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(м∙К); l₀ – определяющий линейный размер, м.

Число Рейнольдса (Re) определяет характер движения жидкости:

где w₀ – средняя (линейная) скорость жидкости, м/с, ν – кинематический коэффициент вязкости, м²/с.

Число Прандтля (Рr) определяет физические свойства жидкости:

где а – коэффициент температуропроводности жидкости, м²/с.

Число Грасгофа (Gr) определяет соотношение подъемной силы, вызываемой разностью плотностей холодных и нагретых частиц жидкости, и сил молекулярного трения, т.е. число Gr характеризует интенсивность свободного движения жидкости:

где β – температурный коэффициент объемного расширения, К^-1 (для идеальных газов β = 1/273,15 К^-1); g – ускорение свободного падения, м/с²; Δt – температурный напор – разность между определяющими температурами жидкости и стенки, К.