Uppgifter om KRETSPROCESSER I2 ht 2205.

1. En enatomig idealgas befinner sig vid temperaturen 200 K och upptar volymen 2 kubikmeter. Gasen genomgår en kretsprocess bestående av följande delprocesser:

• isoterm kompression till halva ursprungsvolymen.
• isokor ökning av trycket med 25%.
• isobar expansion.
• adiabatisk expansion till ursprungsvolymen.

         Bestäm processens termiska verkningsgrad.

    2.  En kretsprocess består av följande delprocesser:
            1-2: isokor  uppvärming från p₁ =1,0 atm, T₁ =300 K till p₂ =15, 0 atm.

          2-3: adiabatisk expansion till p₃ =1,0 atm

          3-1: isobar avkylning

Bestäm verkningsgraden om gasen är enatomig med idealt uppförande.

3.  1,00 kg kvävgas genomlöper en Carnotprocess varvid den högsta temperaturen är 160 grader Celsius. Verkningsgraden är 35% och den tillförda värmemängden är 0,1 MJ. Beräkna förhållandet mellan den största och den minsta volymen under processen. I det aktuella temperaturintervallet kan kvävgasen betraktas som en ideal gas med fem frihetsgrader.

4. En mol enatomig idealgas genomlöper en kretsprocess som består av följande steg; en isokor där trycket tredubblas följt av en isobar där volymen tredubblas följt av en isokor där trycket reduceras till en tredjedel följt av en isobar tillbaka till utgångstillståndet. Beräkna processens termiska verkningsgrad.

5. En viss gasmassa genomlöper en reversibel kretsprocess bestående av en isobar expansion, en isokor samt en isoterm kompression Hur stor blir verkningsgraden om förhållandet mellan högsta och lägsta temperatur är 1,47 och man vet att gasen innehåller enatomiga molekyler?

6. 1,0 kg syrgas genomlöper en kretsprocess som består av följande delprocesser:

1-2: isoterm expansion vid temperaturen 493 K mellan volymerna 1,0 och 4,0 kubikmeter.

2-3:  isokor

3-4:  isoterm kompression vid temperaturen 293 K.

4-1:  adiabat.

Beräkna tryck och volym i delprocessernas ändpunkter och bestäm dessutom verkningsgraden.

7. 25 liter av en enatomig idealgas befinner sig ursprungligen vid temperaturen 350 grader Celsius och trycket 4,0 atm. Gasen får expandera isotermt till dubbla volymen. Därpå komprimeras gasen till volymen V₃ som är så vald att man genom adiabatisk kompression kan återföra den till det ursprungliga tillståndet.

Hur mycket värme tillförs under isotermen? Hur mycket arbete uträttas under adiabaten? Hur stor är verkningsgraden?

8. En idealgasmotor arbetar med 2,0 mol av en enatomig gas och karakteriseras av arbetscykelns tre steg:

1-2: isobar från utgångsvolym V₁ och utgångstemperatur T₁ =300 K till temperaturen T₂ =800 K.

2-3:  adiabat tills temperaturen fallit tillbaka till T₁.

3-1: isoterm till den ursprungliga volymen V₁.

Hur mycket arbete utför gasen under adiabaten, hur mycket värme tillförs under isobaren, hur stor är verkningsgraden?