[ناصر اللحياني]

المحاضرة الثامنة :

مجموعة متنوعة من المسائل المحلولة

تجد حلول هذه المسائل في المرفقات
ولكن يستحسن أن تحاول حلها قبل مشاهدة الإجابة

[align=justify]
مجموعة ( 1 )

مثال (3-1) :
إذا افترضنا أن حجم رئتي الإنسان يزداد بمقدار 500 سم^3 عند عملية الشهيق الواحدة .
احسب الشغل المبذول على الرئتين خلال تلك العملية ، معتبراً الضغط داخل الرئتين يبقى ثابتاً ويساوي الضغط الجوي ( 10^5 نيوتن / م2 )

مثال (3-2) :
تمدد هواء محصور في اسطوانة ومكبس حجمه 0.2 م3 وضغطه 1000 كيلو باسكال بحيث أصبح حجمه 0.6 م3 ، فإذا ثبتت درجة حرارته خلال هذا الإجراء ( د = 300 كلفن ) فاحسب الشغل المبذول

مثال (3-3)
تمدد نظام مكون من غاز محصور في اسطوانة مزودة بمكبس من حجم قدره 0.02 م^3 عند نفس الضغط . احسب :
1- الشغل الذي بذله النظام .
2- المسافة التي تحركها المكبس إذا علمت أن مساحة المكبس 0.05 م^2

مثال ( 3-4 ) :
زودنا نظاماً من غاز محصور بكمية من الحرارة مقدارها 500 سعر فزاد حجمه بمقدار 0.002 م^3 تحت ضغط ثابت ( الضغط الجوي المعياري ) . احسب التغير في الطاقة الداخلية لهذا النظام علما أن الضغط المعياري = 1.013 × 10^5 باسكال ، 4.18 جول


مثال (3-5) :
ضغط غاز محصور في اسطوانة ببذل شغل عليه مقداره 3000 جول ، ولم يتم خلال هذا الإجراء تبادل حراري بين النظام والوسط المحيط به ( إجراء إديباتيكي ) احسب : التغير في الطاقة الداخلية للنظام ( الغاز محصور )

مثال (3-6) :
نظام لآلة بخارية تحتوي على 20 غم من الماء عند درجة حرارة 100م ، تحولت نتيجة التسخين إلى بخار حجمه 3342 سم^2 تحت ضغط جوي معياري ( 1.013 × 10^5 باسكال ) إذا علمت أن الحرارة الكامنة لتبخر الماء 539 سعر / غم فاحسب :
أ‌- الشغل الذي يبذله النظام
ب‌- الزيادة في الطاقة الداخلية للنظام

مثال (3-7) :
إناء معزول حرارياً غاز محصور ، بذل شغل خارجي على الغاز مقداره 135 جول ، احسب التغير في مقدار الطاقة الداخلية للغاز .


مثال ( 3-8) :
إذا كانت درجة حرارة المتودع الحراري الساخن في آلة كارنو هي 127 ْ م وتحتاج خلال دورة كاملة إلى 420 جول تأخذه من المستودع الساخن بينما يخرج منها 315 جول من الطاقة الحرارية إلى المستودع البارد . أوجد درجة حرارة المستودع البارد .


مثال ( 3-9) :
ألة تتبع دورة كارنو وتستقبل كمية حرارة تساوي 3000 كلية جول من مصدر حراري عند درجة حرارة 727 ْ م . احسب


مثال ( 3-10)
تعمل آلة حرارية على دورة كارنو وتنتج شغلاً صافياً معدل 100 كليوات ، بينما تعمل بين مصدر حراري درجتة حرارته 700ْم ، ومستقبل حراري عند 50ْ م ، أحسب كفاءة الآلة وكمية الحرارة المنقولة كح عـ على الدورة وكمية الحرارة المطرودة كح ص من الدورة .


مثال(3-11):
تقوم آلة تبريد ( مكيف ِ) بتبريد غرفة في فصل الصيف بحيث تسحب كمية من حرارة الغرفة بمعدل 20 كيلو واط ، فإذا كانت درجة حرارة الغرفة 22م ودرجة الحرارة خارج الغرفة 47 م فاحسب معدل الشغل المطلوب ، ومعامل أداء آلة التبريد إذا كانت دورة التبريد هي دورة انعكاسية.

مثال (3-12):
احسب أقل معدل شغل ممكن لمضخة حرارية تستخدم لتدفئة غرفة عند درجة حرارة 27 م إذا كانت درجة حرارة الجو الخارجي هي -23ْم ومعدل كمية الحرارة المضافة إلى الغرفة تساوي 20كيلواط

مجموعة ( 2 )

س1- تمدد غاز مثالي بحيث يمكن تمثيل العلاقة بين الحجم والضغط بالعلاقة : ص × ح = ثابت ، فإذا كان الحجم لابتدائي ح1= 0.5م3 والضغط ض 1 = 200 كيلوباسكال ، وكان الحجم النهائي ح1= 0.1م3 ، احسب مقدار الشغل الذي يبذله الغاز عند تمدده

س2- آلة تعمل بين مستودعين حراريين درجة حرارة المستودع الساخن 540 ْم درجة حرارة المستودع البارد 37 م أوجد أقصى كفاءة لهذه الآلة

س3- آلة حرارية تنتج شغلاً ميكانيكاً مقداره 2250 جول تعطي كمية من الحرارة مقداراها 250 جول، احسب كفاءة هذه الآلة

س4- احسب اقل معدل ممكن من الشغل اللازم لمضخة حرارية تستخدم لتدفئة غرفة درجة حرارتها 17 م إذا كانت درجة حرارة الجو الخارجي – 13 م ومعدل كمية الحرارة المضافة إلى الغرفة تساوي 30كليواط

س5- مكيف فريون يعمل وفق دورة كارنو المقلوبة ، حيث يعمل كمبرد وذلك بطرد كمية من الحرارة مقدراها 24 كيلوجول إلى الجو الخارجي الذي تبلغ درجة حرارته 47 م ، يستهلك شغلاً مقداره 8كيلوجول . احسب درجة حرارة الغرفة ومعامل أداء المكيف

س6- دعت شركة أنها طورت مبرد يعمل لحفظ درجة مكان بارد عند -33ْم بينما درجة حرارة الجو المحيط بالمبرد 27 م ، وأن معدل أدء المبرد 5.5، قيم إدعاء هذه الشركة. [/align]