В балоне емкостю 150 литров, находится 13кг оксида углерода, при температуре 50гардусов цельсия. Определить начальное давление газа в балоне, и показание на подключеном манометре. Атмосферное давление 740 мм рт.ст.
Ответы
Ответ:
Удельный объем (v) тела представляет собой объем единицы
его массы, м
3
/ кг.
,
m
V
v = (1)
где V - объем, занимаемый телом, м
3
;
m – масса тела, кг.
Плотность (ρ ) - величина, обратная удельному объему,
представляет собой массу единицы объема, кг /м
3
.
.
V
m
v
1
ρ = = (2)
Давление (Р) - сила, приходящаяся на единицу площади
поверхности, единицы измерения – ньютон на квадратный метр,
паскаль. Эта единица очень мала. Для практических целей удобнее
использовать более крупные величины:
1 кПа = 103 Па; 1 МПа = 106 Па; 1 ГПа = 109 Па; 1 бар = 105 Па.
На практике часто используют внесистемные единицы:
1 ат = 1 кгс/см2
= 735,6 мм pт. cт. = 10 000 мм вод. ст.= 98,0665 кПа;
1 атм = 760 мм рт. ст. = 10 332 мм вод. ст. = 101,325 кПа;
1 мм вод. ст. = 1 кгс/м
2
= 9,81 Па;
1 мм рт. ст. = 133,3 Па.
Термодинамическим параметром является абсолютное
давление Рабс, которое определяется из соотношений:
Рабс = Ратм + Ризб, (3)
Рабс = Ратм - Рвак, (4)
4
где Ратм — атмосферное или барометрическое давление, измеряемое
барометром;
Ризб – избыточное давление, измеряемое манометром;
Рвак – вакуумметрическое давление (разряжение), измеряемое
вакуумметром.
При измерении давления высотой ртутного столба следует
иметь в виду, что показание прибора зависит от температуры. Это
учитывается приведением высоты столба ртути к 0° С по следующему
соотношению:
Р0 = Рt (1—0,000172 t), (5)
где Р0 - показание прибора, приведенное к 0°С, мм рт. ст.;
Рt - действительная высота ртутного столба при температуре
воздуха t°С, мм рт. ст.;
0,000172 - коэффициент объемного расширения ртути.
При удалении от поверхности земли атмосферное давление
понижается. В пределах тропосферы (до высоты 11000 м) закон
падения давления выражается формулой
,
44300
h
P P 1
,5 256
o
= − (6)
где Р - барометрическое давление в верхних слоях атмосферы при
температуре ртути 0°С, мм рт. ст.;
Ро - барометрическое давление на уровне моря при температуре
ртути 0°С, мм рт. ст.;
h - высота над уровнем моря, м.
Температура характеризует степень нагретости тела и
является количественной мерой интенсивности теплового движения
молекул. Ее измеряют либо по термодинамической температурной
шкале, либо по международной практической температурной шкале. В
5
качестве точки отсчета взята тройная точка воды (температура, при
которой все три фазы воды - твердая, жидкая и газообразная -
находятся в равновесии), которой присвоены значения 273,16 К и
0,01°С. Нижним пределом шкалы является абсолютный нуль
(температура, при которой прекращается тепловое движение
молекул).
Температуру по международной практической температурной
шкале, отсчитываемую от 0°С, обозначают через t (единица
измерения – градус Цельсия), а температуру по абсолютной шкале,
отсчитываемую от температуры абсолютного нуля, обозначают через
Т и называют абсолютной температурой (единица измерения -
кельвин).
Зависимость между абсолютной температурой и температурой
по шкале Цельсия следующая:
Т = t + 273,15. (7)
Для измерения температуры применяют также шкалу
Фаренгейта (ºF), Реомюра (оR), Ренкина (оRа). Соотношения между
ними:
t о
F = 1,8 t оС +32; t оR = 0,8 t оС; t оRа = 1,8 t оС +273. (8)
Под нормальными физическими условиями понимается
состояние рабочего вещества при давлении Pабс = 760 мм рт. cт. и
температуре 0°С. Если объем газа приведен к нормальным условиям,
то его принято обозначать Vн.
Примеры решения задач
1 Давление воздуха по ртутному барометру равно 770 мм при
0°С. Выразить это давление в барах и паскалях.
6
Решение:
1мм рт. ст. = 133,3 Па; 770 мм рт. ст. =102700 Па = 1,027 бар.
2 Определить абсолютное давление пара в котле, если
манометр показывает Р=1,3 бар, а атмосферное давление по
ртутному барометру составляет 680 мм при t = 25°С.
Решение:
Показание барометра получено при температуре t = 25°С. Это
показание необходимо привести к 0 ºС по уравнению (5):
Ро = Рt (1 - 0,000172 t) = 680 · 0,9957 = 677,1 мм рт. ст.
Абсолютное давление пара в котле по формуле (3)
Рабс = 130000 + 677,1 · 133,3 = 0,22 МПа.
3 Давление в паровом котле Р = 0,4 бар при барометрическом
давлении 725 мм рт. ст. Чему будет равно избыточное давление в
котле, если показание барометра повысится до 785 мм рт. ст., а
состояние пара в котле останется прежним? Барометрическое
давление приведено к 0 °С.
Объяснение: