Đại học Bách Khoa Tp.. Nhận xét kết quả.. Hãy lập công thức tính công do sự thay đổi thể tích từ v1 đến v2 trong quá trình đẳng nhiệt.. Chủ nhiệm bộ môn GS.. Lê Chí Hiệp Giảng viên ra đề
Trang 1Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh
Khoa Cơ khí
Bộ môn Công nghệ nhiệt lạnh
ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ
Môn: Nhiệt động lực học kỹ thuật
Ngày thi: 14-10-2012
Thời gian làm bài: 45 phút Sinh viên được sử dụng tài liệu
Bài 1: Một hỗn hợp khí lý tưởng gồm có 0,12 kg O2, 0,18 kg CO và 0,1 kg CO2 Cho biết
áp suất của hỗn hợp là 180 kPa Xác định:
a) số mũ đoạn nhiệt của hỗn hợp, (3 điểm)
b) hằng số chất khí của hỗn hợp, (2 điểm)
c) phân áp suất của từng thành phần, (2 điểm)
d) công kỹ thuật khi nén đoạn nhiệt hỗn hợp đến áp suất 1,2 MPa, nhiệt độ 235 oC Nhận xét kết quả (2 điểm)
Bài 2:
a) (0.5 điểm) Một chất khí thỏa mãn phương trình trạng thái van der Waals như sau:
RT ) b v )(
v
a p
trong đó a và b là các hằng số
Hãy lập công thức tính công do sự thay đổi thể tích từ v1 đến v2 trong quá trình đẳng nhiệt
b) (0.5 điểm) Cho biết chất khí có a = 1,4.103 N.m4/kg2 và b = 3,2.10-5 m3/kg Tính công ở trên khi chất khí H2 giãn nở từ thể tích 10 lit/kg đến thể tích 22,4 lit/kg trong quá trình đẳng nhiệt ở nhiệt độ 20o
C
Chủ nhiệm bộ môn
GS TS Lê Chí Hiệp
Giảng viên ra đề
TS Nguyễn Minh Phú
Trang 2ĐÁP ÁN Bài 1:
a) gO2=0,12/(0,12+0,18+0,1)=0,3
gCO=0,18/(0,12+0,18+0,1)=0,45
gCO2=0,25
cp= gO2cpO2+ gCOcpCO+ gCO2cpCO2=0,3x29,3/32+0,45x29,3/28+0,25x37/44
=0,9558 kJ/kg.K
cv= gO2cvO2+ gCOcvCO+ gCO2cvCO2=0,3x20,9/32+0,45x20,9/28+0,25x29,3/44
=0,6983 kJ/kg.K
k=cp/cv=1.37
b) R=8314(0,3/32+0,45/28+0,25/44)=258,8 J/kg.K
( 32 125 kg / kmol)
c) Đối với từng chất khí: piV=GiRiT
Đối với hỗn hợp: pV=GRT
Lập tỉ số ta được: pi=pgiRi/R
pO2=180x0,3x(8314/32)/258,8 = 54,2 kPa
pCO=180x0,45x(8314/28)/258,8 = 92,9 kPa
pCO2=180x0,25x(8314/44)/258,8 = 32,9 kPa
Trang 3cách khác:
1825 0 g
r
5163 0 g
r
3012 0 g
r
2 CO 2
CO
2
CO
CO
CO
CO
2
O
2
O
2
O
kPa 9 , 32 pr
p
kPa 9 , 92 pr
p
kPa 2 , 54 pr
p
2 CO 2
CO
CO CO
2 O 2 O
d)
K 304 180
1200 )
273 235
( p
p T
T
37 , 1 37 , 1 1 k
k 1
1
2 2
kJ 78 )
304 273 235
( 8 , 258 37 , 1 1
37 , 1 4 , 0 ) T T ( R k 1
k m
Bài 2:
a) Biến đổi phương trình trạng thái: 2
v
a b v
RT
Công thay đổi thể tích
2
1
2 1 2
1
2 2
a ) b v ( ln RT dv v
a b v
RT pdv
1 2 1
2
v
1 v
1 a b v
b v ln RT w
b) v1 = 10 lit/kg = 10-2 m3/kg; v2 = 22,4 lit/kg = 22,4x10-3 m3/kg
Áp dụng công thức trên với a = 1,4.103
N.m4/kg2 và b = 3,2.10-5 m3/kg
Trang 4
5 2
5 3
10
1 10
4 , 22
1 10
x 4 , 1 10
2 , 3 10
10 2 , 3 10 4 , 22 ln ) 273 20
(
2
8314
w
= 984451-77500= 906951 J/kg