Сборник задач по физике Курс лекций по физике Оптика Кинематика Теплопроводность

Лекции по физике теория газов

Моторные топлива для поршневых ДВС.

Основными моторными топливами являются бензины и дизельные топлива, получаемые путем переработки нефти. Кроме этого также используют сжатые и сжиженные газы; синтетические топлива, получаемые переработкой угля, сланцев, битумонозных песков; спирты; эфиры.

Автомобильные бензины представляют собой смеси углеводородов, выкипающих в диапазоне температур 35…205?С и вырабатываются следующих марок: по ГОСТу 2084-77 А-76, АИ-93 (А-92), АИ-95, а также неэтилированный АИ-91; экспортные бензины А-80, А-92, А-96, с улучшенными экологическими свойствами – НОРСИ АИ-80, НОРСИ АИ-92, НОРСИ АИ-95. Цифры в марке бензина показывает октановое число (ОЧ), которое характеризует детонационную стойкость бензина.

Дизельные топлива вырабатываются в основном из гидроочищенных фракций прямой перегонки нефти. В Росиии вырабатывают три сорта дизельного топлива:

"л" (летнее) – для эксплуатации при температуре 0?С и выше; Уравнение состояния неидеального газа Простая и удобная модель идеального газа применима в основном к разреженным газам, что соответствует малой плотности вещества. При больших давлениях низких температурах возникают значительные отклонения от уравнения Клапейрона-Менделеева (3.8), указывает на несоответствие модели его реальному состоянию. Это означает, уравнение состояния следует видоизменить, причем новом виде надо учесть отличие реальных молекул невзаимодействующих материальных точек.

"з" (зимнее) - для эксплуатации при температуре -20?С и выше;

"а" (арктическое) - для эксплуатации при температуре -50?С и выше.

Углеводородные газообразные топлива при нормальных условиях подразделяют на сжатые (СПГ) и сжиженные (СНГ). В качестве сжатого газа используют природный газ (95% метана СН4). Сжиженные газы являются продуктами переработки попутных газов и газов газоконденсатных месторождений и восновном содержат бутанпропановые и бутиленпропиленовые смеси, находящиеся при нормальной температуре в жидком состоянии.

Основным преимуществом гакзовых топлив является их чистота, более легкий запуск в холодное время, высокие экологические качества.

Паровые и газовые турбины

Турбомашина (турбина) является двигателем, в котором теплота рабочего тела — пара или газа — последовательно преобразуется в кинетическую энергию струи, а затем в механическую работу.


Вытекающим из сопла поток рабочего тела, обладающий значительной кинетической энергией, действует на лопатки с силой, которая зависит от формы их поверхности (рис.). Расчеты показывают, что при прочих равных условиях, например при заданной скорости истечения и расходе рабочего тела, с наибольшей силой поток будет воздействовать на лопатку, форма которой обеспечивает его поворот на 180° (рис. б). Если позволить  лопаткам перемещаться под действием струи, то движение газа по схеме (рис.,6) обеспечит при одинаковой во всех схемах скорости и наибольшую мощность, равную произведению действующей на лопатку силы на скорость ее перемещения. Отсюда, в частности, следует, что для получения максимальной работы поток должен не ударяться о поверхность, а обтекать ее плавно, без завихрений. Поэтому в турбинах струя газа, вытекающего из неподвижного сопла, подается на лопатки, изогнутые под некоторым углом к плоскости вращения (рис.,в), причем по конструктивным соображениям этот угол не удается сделать меньше 11—16° (в ряде случаев его принимают равным 20-30°). Рассмотренный принцип действия потока на поверхности различных форм называется активным, в отличие от реактивного, когда сила создается за счет реакции струи, вытекающей из сопла (рис.,г). Реактивная сила, приложенная к цилиндру, направлена согласно третьему закону Ньютона в сторону, противоположную истечению газон. С такой же силой действует струя на поверхность (активный принцип, рис.20.1, а), но при реактивном способе конструкция теплового двигателя получается более рациональной, так как совмещаются сопловой и двигательный аппараты.

Примеры решения задач

1. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов

Задача 1. Определить, сколько киломолей и молекул водорода содержится в объеме 50 м3 под давлением 767 мм рт. ст. при температуре 18°С. Какова плотность и удельный объем газа?

Дано:

V = 50 м3

Ρ = 767 мм. рт. ст. @ 767·133 Па

Т = 291 К

М = 2 кг/моль

Решение:

На основании уравнения Менделеева – Клайперона:

  устанавливаем число киломолей ν, содержащихся в заданном объеме V. Зная р - давление, V – объем, Т – температуру газа, R – молярную газовую постоянную 

ν – ?

N – ?

ρ – ? 

d – ?

можно определить ν:

Число молекул N, содержащихся в данном объеме, находим, используя число Авогадро NА (которое определяет какое количество молекул содержится в одном киломоле). Общее количество молекул, находящихся в массе m данного газа, может быть установлено, так как известно число молей ν.

Подставляя в формулу число киломолей, устанавливаем число молекул, содержащихся в объеме V: .

Плотность газа ρ = m/V определяем из уравнения Менделеева - Клайперона:

Подставляя числовые значения в единицах СИ в формулу, определим плотность газа:

Удельный объем газа d определяем из уравнения Менделеева - Клайперона:

3/кг).

 

Ответ: 11,9 м3/кг.

. Тепловое движение. Беспорядочное (хаотическое) движение частиц, из которых состоит тело, называется тепловым движением. Его главные особенности: " беспорядочность; " огромное количество частиц, участвующих в этом движении. При повышении температуры скорость движения молекул увеличивается, а при понижении - уменьшается.
На главную