Logo
Logo

Переход жидкость-пар

A1  1.00 Запишите уравнение, которое позволит с помощью метода простой итерации найти величину $\dfrac{T_\mathrm c}{L_0}$, и уравнения, с помощью которых отсюда можно будет найти сами величины $T_\mathrm c$ и $L_0$.

\[\left\{\begin{array}l\dfrac{L_1}{L_0}=\operatorname{th}\left[\dfrac{L_1T_\mathrm c}{L_0T_1}\right]\\\dfrac{L_2}{L_0}=\operatorname{th}\left[\dfrac{L_2T_\mathrm c}{L_0T_2}\right]\end{array}\right.\implies L_1\operatorname{th}\left[\dfrac{L_2T_\mathrm c}{L_0T_2}\right]=L_2\operatorname{th}\left[\dfrac{L_1T_\mathrm c}{L_0T_1}\right]\implies\frac{T_\mathrm c}{L_0}=\frac{T_2}{L_2}\operatorname{arth}\left[\frac{L_2}{L_1}\operatorname{th}\left[\frac{L_1}{T_1}\frac{T_\mathrm c}{L_0}\right]\right]\\\implies L_0=L_1\Bigg/\operatorname{th}\left[\frac{L_1}{T_1}\frac{T_\mathrm c}{L_0}\right],\quad T_\mathrm c=L_0\times\frac{T_\mathrm c}{L_0}\]

Ответ: \[\frac{T_\mathrm c}{L_0}=\frac{T_2}{L_2}\operatorname{arth}\left[\frac{L_2}{L_1}\operatorname{th}\left[\frac{L_1}{T_1}\frac{T_\mathrm c}{L_0}\right]\right],\quad L_0=L_1\Bigg/\operatorname{th}\left[\frac{L_1}{T_1}\frac{T_\mathrm c}{L_0}\right],\quad T_\mathrm c=L_0\times\frac{T_\mathrm c}{L_0}\]

A2  4.00 Для каждой пары точек найдите величины $T_\mathrm c$ и $L_0$.

Ответ:
$t_1,~{}^\circ\mathrm C$$L_1,~\frac{кДж}{кг}$$t_2,~{}^\circ\mathrm C$$L_2,~\frac{кДж}{кг}$ $T_\mathrm c,~К$$L_0,~\frac{кДж}{кг}$
151.82108247.31728 652.52419
158.82086253.21697 653.22417
165.02066258.81667 653.82414
170.42048263.91638 654.12412
175.42030266.41624 654.82409
179.92014271.11596 655.02407
184.11999277.71556 655.52405
188.01985281.91530 655.92404
191.61971285.81504 656.02402
195.01958289.61478 656.12401
198.31946293.21453 656.12402
201.41934296.71428 656.12401
204.31922300.11403 656.12400
209.81900303.31378 656.02400
212.41889306.51353 656.22399
217.21868309.51328 656.22398
221.81849312.41304 656.02400
228.11820315.31279 656.12398
233.81794318.01254 655.82400
240.91760320.71229 655.62401

A3  0.50 Найдите средние арифметические полученных вами значений, $\overline T_\mathrm c$ и $\overline L_0$.

Ответ: \[\overline T_\mathrm c=655.3~К,\quad\overline L_0=2404~\frac{кДж}{кг}\]

B1  0.30 Запишите формулу, которая позволяет с помощью метода простой итерации найти $L\left(\dfrac1T\right)$ по значениям $\overline L_0$ и $\overline T_\mathrm c$, полученным в предыдущей части.

Ответ: \[L=\overline L_0\operatorname{th}\left[\frac{\overline T_\mathrm c}{\overline L_0} L\frac1T\right]\]

B2  2.00 С помощью этой формулы найдите зависимость $L\left(\dfrac1T\right)$ в диапазоне температур от $t=100~{}^\circ\mathrm C$ до $T_\mathrm c$.

Примечание: Пересчитайте не менее 20 точек, старайтесь покрыть диапазон однородно. Это увеличит точность ваших дальнейших расчётов.

$1/T,~10^{-3}~К^{-1}$$L,~кДж/кг$ $1/T,~10^{-3}~К^{-1}$$L,~кДж/кг$
1.54395 2.141961
1.60879 2.202007
1.661144 2.262047
1.721334 2.322082
1.781481 2.382113
1.841599 2.442141
1.901697 2.502165
1.961779 2.562188
2.021849 2.622207
2.081909 2.682225

B3  0.50 Постройте график $L\left(\dfrac1T\right)$ в диапазоне от $t=100~{}^\circ\mathrm C$ до $T_\mathrm c$.

Ответ:

B4  1.00 Вычислите площадь $S$ под графиком.

Ответ: \[S=2.04\cdot10^3~\frac{Дж}{кг\cdotК}\]Примечание: Площадь можно посчитать методом трапеций, минуя непосредственное построение графика.

B5  0.70 Выразите давление $p_\mathrm c$ в критической точке через $S$ и вычислите его с тремя значащими цифрами, если давление $p_\text{н}(100~{}^\circ\mathrm C)=1.013\cdot10^5~\text{Па}$.

Ответ: \[p_\mathrm c=p_н(100~{}^\circ\mathrm С)\exp\left[{\frac{\mu S}R}\right]=8.36\cdot10^6~Па\]Примечание: результат получился заметно заниженным, поскольку уравнение Клапейрона—Клаузиуса было записано в пренебрежении удельным объёмом жидкой фазы и отличием пара от идеального газа, что особенно некорректно вблизи критической точки.