Аналіз газового циклу, віднесеного до 1 кг речовини
Лабораторна робота №3
Для замкнутого колового процесу (циклу), складеного з ізохорних, ізобарних, ізотермічних, адіабатичних або політропних процесів, робочим тілом якого є заданий газ, що розглядається як ідеальний, потрібно:
1. Визначити питомі масові теплоємності Ср і Сv газу, а також його газову сталу R.
2. Обчислити абсолютний тиск Р, питомий об’єм 
, абсолютну температуру 
, внутрішню енергію 
, ентальпію 
, ентропію 
для основних точок циклу (точки 1,2,3 і 4).
3. Визначити показник 
, питому масову теплоємність 
, зміну внутрішньої енергії 
, ентальпії 
, ентропії 
,кількість теплоти 
, питому роботу 
для кожного процесу, що входить до складу циклу.
4. Визначити сумарну кількість теплоти 
і роботу 
циклу в цілому, підрахувати термічний к.к.д. циклу.
5. Побудувати цикл в координатах 
і 
в обраних масштабах.
Порядок виконання роботи.
1. Для ідеальних газів у першому наближенні теплоємність можна прийняти сталою величиною. Тоді для двоатомних газів мольні теплоємності при сталому об’ємі 
при сталому тиску - 
; для трьохатомних газів відповідно 
Питомі теплоємності заданого газу і газову сталу його розраховують за формулами:
де 
- молярна маса газу, 
.
Показник адіабатного процесу:
Примітка: повітря вважати двоатомним ідеальним газом.
2. При виконання пунктів 2 і 3 завдання потрібно користуватися відповідним залежностями між початковими і кінцевими параметрами процесу, що розглядається. В розрахунках прийняти, що при 
.
2.1. Ізохорний процес.
робота процесу 
.
.
2.2. Ізобарний процес.
.
2.3. Ізотермічний процес.
2.4. Адіабатний процес.
2.5. Політропний процес.
Показник політропи заданий у вихідних даних.
теплоємність процесу : 
Зауваження до виконання пунктів 2 і 3 завдання.
а) Треба розуміти що індекс 1-2 в наведених відношеннях означають початкову і кінцеву точки будь-якого процесу циклу (наприклад, 2-3, 3-4, 4-1).
б) В деяких процесах циклу для визначення параметрів ( 
) характерних точок потрібно використовувати рівняння стану ідеальних газів:
.
в) Визначення внутрішньої енергії, ентальпії і ентропії безпосередньо в характерних точках циклу (i=1,2,3,4), з урахуванням припущення, що при 
, можна проводити на підставі формул:
3. Визначення сумарних характеристик циклу.
3.1. Підраховуємо кількість теплоти, що підводиться до робочого тіла (газу) в окремих процесах: 
ця теплота є додатною.
3.2. Підраховуємо кількість теплоти, що відводиться від робочого тіла: 
ця теплота є від’ємною.
3.3. Теплота циклу в цілому:
.
3.4. З урахуванням алгебраїчних значень роботи в окремих процесах визначаємо роботу циклу:
4.5. Термічний к.к.д. циклу підраховуємо за формулою:
Результати розрахунків зводимо до таблиць 1 і 2.
Таблиця 1
| Параметр Точка |  , бар
| ,
| 
| , 
| ,
| ,
|
Таблиця 2
| Процеси |
| ,
|  ,
|  ,
|  ,
| ,
| ,
|
| 1-2 | |||||||
| 2-3 | |||||||
| 3-4 | |||||||
| 4-1 | |||||||
| - | - |
4. Графіки циклу в координатах і будувати на листі міліметрового паперу формату А-4 в обраних масштабах.
Для побудови процесів, які на графіках зображуються кривими лініями, потрібно додатково розрахувати параметри 2-3 проміжних точок цих процесів.
Варіанти завдань
Варіант 1
 , бар
| |||||
 , бар
| |||||
 , бар
| |||||
 ,
| 0,12 | 0,16 | 0,14 | 0,20 | 0,36 |
Варіант 2
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
 , 0С
| |||||
 , 0С
|
Варіант 3
| |||||
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| ,
| 0.45 | 0.32 | 0.4 | 0.3 | 0.36 |
| , 0С
|
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
 , 0С
| |||||
| n | 1.2 | 1.25 | 1.18 | 1.22 | 1.28 |
Варіант 4
Варіант 5
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| |||||
| |||||
|
| 1.3 | 1.25 | 1.3 | 1.25 | 1.3 |
Варіант 6
| , бар
| 0,9 | ||||
| , бар
| |||||
|
| |||||
|
| |||||
|
| 1,2 | 1,25 | 1,2 | 1,25 | 1,2 |
| , бар
| 1,6 | 2,5 | 1,2 | ||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| ,
| 0,5 | 0,35 | 0,6 | 0,3 | 0,45 |
| n | 1,2 | 1,25 | 1,2 | 1,25 | 1,2 |
Варіант 7
| , бар
| 1,8 | 1,2 | 2,4 | 3,6 | |
| , бар
| 3,2 | 2,8 | 3,6 | ||
 ,
| 0,1 | 0,09 | 0,12 | 0,15 | 0,08 |
| , 0С
| |||||
| n | 1,1 | 1,15 | 1,1 | 1,15 | 1,1 |
Варіант 8
| , бар
| 3,5 | 1,5 | 4,2 | ||
| , бар
| |||||
| ,
| 0,3 | 0,4 | 0,28 | 0,5 | 0,25 |
| n | 1,3 | 1,32 | 1,3 | 1,32 | 1,3 |
| , 0С
|
Варіант 9
Варіант 10
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
| |||||
 ,
| 0,12 | 0,16 | 0,2 | 0,14 | 0,13 |
 |
| , бар
| 2,5 | 1,5 | 3,5 | ||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
|
Варіант 11
 |
Варіант 12
| , бар
| 3.5 | 3,5 | |||
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
|
|
| , бар
| 2,5 | ||||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
|
Варіант 13
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
|
Варіант 14
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
 ,
| 0,2 | 0,25 | 0,5 | 0,3 | 0,22 |
Варіант 15
Варіант 16
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| ,
| 0,12 | 0,16 | 0,1 | 0,14 | 0,09 |
| , 0С
|
Варіант 17
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
|
Варіант 18
| , бар
| 1,2 | 1,4 | 2,5 | ||
| ,
| 0,7 | 0,9 | 0,6 | 0,5 | 0,8 |
| ,
| 0,2 | 0,25 | 0,18 | 0,12 | 0,16 |
| , 0С
|
Варіант 19
| , бар
| |||||
| ,
| 1,0 | 1,2 | 1,5 | 0,9 | 1,6 |
| ,
| 0,3 | 0,4 | 0,25 | 0,32 | 0,28 |
| , 0С
|
Варіант 20
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
| |||||
| ,
| 0,4 | 0,45 | 0,6 | 0,35 | 0,5 |
 |
Варіант 21
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
|
Варіант 22
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| ,
| 0,3 | 0,2 | 0,15 | 0,35 | 0,25 |
| , 0С
|
 |
Варіант 23
| ,
| 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,22 | 0,18 |
| , бар
| |||||
 , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
 , 0С
|
 |
Варіант 24
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| ,
| 0,08 | 0,09 | 0,1 | 0,12 | 0,16 |
Варіант 25
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
| |||||
| ,
| 0,12 | 0,1 | 0,16 | 0,09 | 0,2 |
Варіант 26
| , бар
| 1,2 | 1,6 | |||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| ,
|
 |
Варіант 27
| , бар
| 0,8 | 1,2 | 3,5 | 2,4 | |
| , 0С
| |||||
| , 0С
| |||||
| ,
| 0,4 | 0,35 | 0,3 | 0,25 | 0,28 |
Варіант 28
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
|
Варіант 29
| , бар
| 1,5 | 2,5 | |||
| , 0С
| |||||
| , 0С
| |||||
 , 0С
| |||||
| n | 1,3 | 1,32 | 1,28 | 1,33 | 1,26 |
 |
Варіант 30
| , бар
| |||||
| , бар
| |||||
| , 0С
| |||||
| , 0С
|