zadanie termodynamika

Z gr. φύσις (przyroda) - nauka o przyrodzie w najszerszym znaczeniu tego słowa. Fizyka w szkole, fizyka na studiach. Zadania domowe z fizyki. Doświadczenia fizyczne.
Tranzystorpolarny
Posty: 2
Rejestracja: 27 maja 2014, o 11:26

zadanie termodynamika

Post autor: Tranzystorpolarny » 27 maja 2014, o 11:30

jest ktos wstanie pomoc mi rozwiazac to zadanie?

W zbiorniku o objętości 2m3 znajduje się dwutlenek węgla (CO2) o nadciśnieniu 0,9 MPa i temperatirze 320K. W ściance zbiornika jest wbudowany zawór bezpieczeństwa, którego grzybek o powierzni A = 25cm2 dociskany jest ciśnieniem otoczenia 2 bar oraz spręzyną o stałej sile nacisku 2 kN. Na skutek ogrzania gazu do 360 K jego część odpłynęła przez zawór do otoczenia. Ile moli gazu wypłynęło przez zawór do otoczenia? Jaki jest procent początkowej masy gazu w zbiorniku? Jakie byłoby Ciśnienie gazu w zbiorniku, gdyby ochłodzić go do początkowej temperatury?

dziekuje za pomoc. mam nadzieje:P

Adax82
Moderator
Posty: 1519
Rejestracja: 2 lis 2013, o 19:42

Re: zadanie termodynamika

Post autor: Adax82 » 29 maja 2014, o 23:09

Tranzystorpolarny,

Zawór bezpieczeństwa nie otwiera się dopóki ciśnienie w zbiorniku jest mniejsze niż siły/ciśnienia zamykające ten zawór. Zawór bezpieczeństwa zamykany jest na skutek działania dwóch sił:
F1 = 2 kN ( od sprężyny ) oraz F2 = A*po = 25 cm2 * 2*0,9861 ( przelicznik bar na atm ) – od otoczenia.
Siła zamykająca zawór bezpieczeństwa wynosi: Fo = 203,9 kG plus 49,31 kG = 253,21 kG
Zawór ten otworzy się powyżej ciśnienia w zbiorniku wynoszącego: F0/S = 253,21/25 = 10,13 atm
W zbiorniku ( nadciśnienie początkowe ) wynosi: 0,9 MPa = 8,882 atm

Widać zatem, że początkowe ciśnienie w zbiorniku nie otwiera zaworu bezpieczeństwa ( 10,13 atm jest większe niż 8,882 atm )

Z Clapeyrona: pV=nRT
p = ( 8,882 +2 )*101325 = 1102618,7 Pa
V = 2 m3
R = 8315
T = 320 K
n = pV/RT = 1102618,7*2/8315*320 = 0,8288 moli CO2

Po ogrzaniu gazu od temp. 320K do 360 K jego ciśnienie wzrosło do:

p2= T2*p/T1 = 360*1102618,7/320 = 1240446 Pa = 1,240446 MPa = 12,24 atm

Na skutek działania zaworu bezpieczeństwa ciśnienie zmalało do wartości 10,13 atm ( ciśnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa ).
Z uwagi, że w ustalonych warunkach objętości i temperatury oraz przy niezmiennej wielkości stałej gazowej zależność pomiędzy ilością moli a ciśnieniem będzie:

p1/n1 =p2/n2

n2 = p2/p1 *n1
n2 = 10,13/12,24 *0,8288 = 0,6859 moli CO2

Odp. Ze zbiornika wypłynęło 0,1429 mola CO2 co stanowi k = 0,8288-0,6859/0,8288 *100% = 17,24% początkowej masy CO2.
Co do ostatniej kwestii – zastosuj Clapeyrona i otrzymasz odpowiedź.

p.s. Równanie Clepeyrona odnosi się do warunków bezwzględnych ciśnienia i temperatury. Jeśli mamy do czynienia z nadciśnieniem ( jednostki atm ) to należy to bezwzględnie wziąć pod uwagę.

Tranzystorpolarny
Posty: 2
Rejestracja: 27 maja 2014, o 11:26

Re: zadanie termodynamika

Post autor: Tranzystorpolarny » 31 maja 2014, o 12:28

Dziekuje bardzo!

ODPOWIEDZ
  • Podobne tematy
    Odpowiedzi
    Odsłony
    Ostatni post