Termotehnica

1. Intr-o butelie cu un volum de 100 dm³ se gaseste hidrogen la presiunea de 18 bar si temperatura de 320 K. Dintr-o a doua butelie, care contine hidrogen la presiunea de 41 bar si temperatura de 290 K, se scot 30 dm³ de gaz, care se introduc in prima butelie. Care va fi presiunea gazului din butelie, dupa introducerea hidrogenului si restabilirea temperaturii de 320 K ?

2. Un compresor cu piston care aspira aer din mediul ambiant la presiunea de 970 mbar si temperatura de 20 ^oC are un rezervor de utilizare cu o capacitate de 50 m³. Presiunea manometrica a aerului din rezervorul incarcat este de 7,5 bar, iar temperatura de 40 ^oC. Care este debitul volumetric de aer aspirat de compresor daca rezervorul se incarca in timp de 20 de minute ?

3. Bioxidul de sulf ocupa la presiunea de 6 bar si temperatura de 400 K, un volum de 1,5 m³. Ce volum va ocupa aceeasi cantitate de bioxid de sulf la presiunea de 30 bar si temperatura de 600 K si care este masa gazului ?

m³

kg

4.Intr-un rezervor inchis se gasesc 2,5 kg oxid de carbon la presiunea de 1,2 bar si temperatura de 300 K. Care va fi presiunea finala a gazului daca este incalzit pana la temperatura de 870 K, si care este volumul rezervorului in care se gaseste oxidul de carbon ?

bar

m³

5.Intr-un rezervor se gaseste o masa de 10 kg de oxid de azot. Care este masa hidrogenului care poate fi introdusa in rezervor dupa evacuarea oxidului de azot din aceasta, in aceleasi conditii de presiune si temperatura ?

kg

6.Un gaz uscat, provenit din distilare, are urmatoarea compozitie volumetrica :

5,0 % CO₂ ; 0,2 % H₂S ; 27,0 % CO ; 13,0 % H₂ ; 0,7 % CH₄ ;

2,0 % O₂ ; 52,1 % N₂ .

Sa se determine constanta gazului perfect pentru amestec, participatiile masice ale gazelor componente in amestec, si densitatea amestecului in conditiile starii normale fizice.

%

%

%

%

%

%

%

7. Sa se calculeze masa moleculara aparenta a gazului de generator al carui metru cub normal are urmatoarea compozitie :

12,0 % CO ; 4,0 % CH₄ ; 0,1 % C₂H₄ ; 25 % H₂ ; 41,9 % N₂ ; 17,0 % CO₂ .

Care sunt valorile presiunilor partiale ale gazelor componente din amestec ?

bar bar bar

bar bar

bar bar

8. Ce volum ocupa un amestec de gaze compus din 5 kg aer, 2 kg bioxid de carbon si 1 kg azot, aflat la presiunea de 6 bar si temperatura de 800 K ? Sa se determine participatiile volumetrice ale gazelor componente din amestec, si exponentul adiabatic al amestecului gazos.

kg

m³

9. In ce proportii volumetrice trebuie sa se amestece hidrogenul si azotul pentru ca la presiunea de 8 bar si temperatura de 500 K volumul specific al amestecului rezultat sa fie de 0,85 m³ / kg ? Sa se determine caldura cedata de catre masa de 1 kg din acest amestec, daca este supus racirii la volum constant pana cand presiunea scade la 4,8 bar.

bar

K

10. Un volum de 6 m³ de hidrogen aflat la temperatura de 500 K si presiunea de 4 bar se introduc intr-un rezervor care contine 9 kg de oxigen la presiunea de 1 bar si temperatura de 300 K. Sa se determine :

a) temperatura si presiunea amestecului format ;

b) presiunile partiale ale gazelor componente ;

c) proportiile volumetrice in care se gasesc componentii in amestecul de gaze ;

a)

kg

K

kg

m³

b)

bar

bar

c)

11. Un volum de 2 m³ de aer aflat la presiunea de 2 bar si temperatura de 290 K se amesteca cu 1 m³ bioxid de carbon, aflat la presiunea de 950 mbar si temperatura de 280 K, si cu 1,5 m³ azot aflat la presiunea de 1,7 bar si temperatura de 310 K. Ce volum ocupa amestecul format daca presiunea lui este de 3 bar si temperatura de 273 K, si care sunt presiunile partiale ale gazelor componente din amestec ?

kg

kg

kg

kg

bar

K

m³

bar

bar

bar

12. Gazele rezultate dintr-un process de ardere aflate la presiunea de 1,1 bar si temperatura de 850 K se compun in participatii volumetrice din : 14 % CO₂ , 7 % O₂ , 79 % N₂ . Sa se determine masa specifica a amestecului precum si participatiile masice ale componentilor din gazele arse.

%

%

%

13. Un motor cu gaz aspira un amestec format dintr-un gaz avand r_g= 714,2 j / , si aer in proportie masica de 1 : 14. Sa se determine masa si volumul specific al amestecului din cilindrul motorului, stiind ca volumul cilindrului este de 0,6 m³, iar presiunea si temperatura amestecului de gaze au valorile de 970 mbar, respectiv 350 K.

kg

14. Un kilogram de abur evoluand intr-o turbina produce un lucru mecanic de 720 kj. Care este puterea teoretica a turbinei, daca debitul de abur consumat este de 100 t / h ?

KW = 20 MW

15. O masa de plumb cade de la inaltimea de 150 m, pe un corp a carui suprafata este dura. Stiind ca energia cinetica se transforma in caldura, in masa plumbului ramanad numai 2 / 3. Sa se determine cu cate grade s-a incalzit masa de plumb.

16. Pe o bucata de plumb a carui masa m_Pb = 2 kg , avand temperatura de 285 K, cade de la inaltimea de h = 8 m un bloc de otel avand masa m = 20 kg. Care va fi temperatura bucatii de Pb daca 70 % din lucrul mechanic produs prin caderea blocului din otel se transforma in caldura, din care 60 % este preluata de masa plumbului ?

K

17. Prin comprimarea unui kg de aer aflat intr-un cilindru izolat termic isi mareste temperatura de la 290 K la 400 K. Ce valoare are lucrul mecanic necesar pentru realizarea comprimarii, si care este variatia energiei interne a aerului ?

18. Sa se determine variatia energiei interne a apei, in procesul de incalzire la presiunea atmosferica de 1 bar, la care este supusa o cantitate de 5 kg apa, de la temperatura initiala de 10 ^oC pana la vaporizarea completa.

KJ = 12,196 MJ

19. Un amestec de benzina cu aer este comprimat in cilindrul unui motor pana cand atinge temperatura de 450 ^oC, necesara autoaprinderii amestecului. Temperatura si presiunea initiala a amestecului fiind de 90 ^oC respectiv 1 bar, iar compresia realizandu-se politropic cu u = 1,3. Sa se determine :

a) presiunea finala a amestecului ;

b) raportul dintre volumul de compresie si volumul total al cilindrului.

a)

bar

b)

20.La incercarea unui motor cu frana hidraulica, la functionarea acestuia cu turatia de 1200 rot./min. frana dezvolta asupra arborelui motor un cuplu M = 1000 .

Stiind ca lucrul mecanic consumat de frana se transforma in caldura, si ca frana este racita cu un debit de apa de 3000 kg / h, la o temperatura initiala de 10 ^oC, sa se determine :

a) puterea motorului ;

b) temperatura apei la iesirea din frana ;

a)

=125,6 KW

b)

K

T₁ = 283 K

K

t₂ = 46 ^oC

21. Cu cat ar creste entropia mediului ambiant, a carui temperatura este de 20 ^oC, daca intreaga caldura de 452,16 MJ, dezvoltata in frana hidraulica a unui motor nu ar fi preluata prin apa de racire, ci s-ar ceda mediului exterior ?

Temperatura mediului ambiant fiind constanta variatia entropiei :

22. Sa se determine variatia entropiei in amestecarea reversibila izoterma a 5 kg clorura de metil cu doua kilograme de hidrogen, daca amestecul ocupa la presiunea de 2 bar un volum de 1,7 m³.

K

m³

m³

KJ

23. Intr-un rezervor de 2 m³ se gaseste un gaz ideal la starea initiala caracterizata prin t₁ = 17 ^oC si p₁ = 6 bar. Rezervorul este pus in comunicatie prin intermediul unei conducte si a unui robinet cu un alt robinet, de aceeasi capacitate cu primul, in care s-a facut vid perfect. Prin deschiderea robinetului, gazul ocupa si cel de-al doilea rezervor, stabilindu-se o noua stare de echilibru. Sa se determine variatia entropiei.

Transformarea fiind izoterma, lipsita de schimb de caldura si lucru mecanic, iar fenomenul fiind ireversibil

K

24. Un motor avand puterea de 60 C.P. este actionat cu aer comprimat. La intrarea in motor, aerul are presiunea de 15 bar, iar la iesire de 1 bar. Sa se determine consumul orar de aer al motorului, daca destinderea aerului are loc in doua variante :

a) adiabatic ;

b) politrop ;

u = 1,2

25. In urma incalzirii electrice a unei incaperi de 25 m² suprafata si avand inaltimea de 3 m, aerul din interiorul acesteia se incalzeste de la 280 K pana la temperatura de 290 K, presiunea barometrica fiind de 982 mbar.

a) sa se determine consumul de energie electrica reclamat in acest scop, daca in timpul incalzirii 40 % din caldura produsa se pierde datorita neetanseitatilor usilor si ferestrelor ;

b) sa se calculeze variatia energiei interne a aerului in timpul incalzirii ;

a)

kg

KJKWh

KWh

b)

KJ