BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

1



ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC KTCN

ĐỖ VĂN QUÂN







BÀI TẬP
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

Thái nguyên, 7-2013


2



Chương 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ TRẠNG THÁI CỦA
MÔI CHẤT LÀM VIỆC (WORKING FLUIDS)
I. Các dạng bài tập mẫu có lời giải
Bài 1. Xác định thể tích riêng và khối lượng riêng của khí N
2

ở điều kiện tiêu chuẩn
vật lý và điều kiện áp suất dư p
d
= 0,2bar với nhiệt độ t = 127
o
C. Biết áp suất khí quyển
750mmHg.
Hướng dẫn giải
- Điều kiện tiêu chuẩn vật lý: p
o
= 760 mmHg; t
0
= 0
o
C
Ở điều kiện tiêu chuẩn vật lý thể tích riêng v
o
và khối lượng riêng ρ
o
của N
2
được
xác định từ phương trình trạng thái:


- Ở điều kiện p
d
= 0,2bar nhiệt độ t = 127
o
C thể tích riêng v và khối lượng riêng ρ

của N
2
cũng được xác định tương tự:

Bài 2. Một bình có thể tích 0,5m
3
chứa không khí ở áp suất dư 2 bar, nhiệt độ 20
o
C. Lượng
không khí cần thoát ra khỏi bình là bao nhiêu để áp suất trong bình có độ chân không
420mmHg trong điều kiện nhiệt độ trong bình coi như không đổi. Biết áp suất khí quyển
768mmHg.
Hướng dẫn giải
- Lượng không khí thoát ra khỏi bình G: G = G
1
- G
2

- Ở đây: G
1
, G
2
là lượng không khí có trong bình lúc đầu và sau khi lấy không khí ra
khỏi bình, được xác định từ phương trình trạng thái
Bài 3. Một bình thể tích 200lít chứa 0,2 kg khí N
2
áp suất khí quyển là 1 bar. Xác định chỉ
số áp kế gắn trên nắp bình nếu:
a. Nhiệt độ trong bình là 7
o

C?
b. Nhiệt độ trong bình là 127
o
C?
Hướng dẫn giải

3





Bài 4. Cho hệ thống như hình bên dưới:

Manomet chỉ 80 kPa, xác định chênh lệch chiều cao h khi lưu chất trong ống hình chữ U?.
Hướng dẫn giải

Bài 5.
Đo áp suất trong ống dẫn khí bằng
chênh lệch chiều cao cột chất lỏng:
Lưu chất trong ống là Hg có ρ
Hg
=13600
kg/m
3
, đầu ống tiếp xúc với khí quyển có áp
suất p
kq
=760mmHg.
Hãy xác định: áp suất trong ống?

Hướng dẫn giải
Áp suất trong ống:
p=p
kq
+p
d
=760+15=775mmHg
4




Bài 6. Đo áp suất trong ống dẫn khí bằng chênh lệch chiều cao cột nước:
Hướng dẫn giải

Bài 7. Cho hệ thống thủy lực cân bằng như hình vẽ xác định đường kính D
2
:

5



Bài 8. Cho hệ thống bơm như hình vẽ:


Bỏ qua chênh lệch chiều cao, nhiệt độ giữa đầu vào và ra của nước. Xác định hiệu
suất truyền động trên trục ?.
Hướng dẫn giải:

6




Bài 9. Khí N
2
ban đầu ở trạng thái 600kPa, 300K, thể tích 0,8 m
3
. Khí được nén đẳng
nhiệt đến thể tích 0,1 m
3
. Xác định công trao đổi trong quá trình?.
Hướng dẫn giải



Bài 10. Phòng chứa 60 kg không khí ở trạng thái 120 kPa, 25
o
C. Bức xạ mặt trời đi vào
trung bình 0,8kJ/s , quạt có công suất 120 W được mở để lưu thông không khí.
Xác định nhiệt độ phòng sau 30 phút ?.
Hướng dẫn giải


7



Bài 11. Xác định độ biến thiên nội năng của 0,7 kg khí CO

2
khi nhiệt độ thay đổi từ 300 K
đến 800 K.
Hướng dẫn giải


II. Bài tập sinh viên tự làm:
Bài 1. Xác định khối lượng riêng và thể tích riêng của không khí ở điều kiện nhiệt độ t =
27
o
C, áp suất p =1 bar.
Bài 2. Khí CO
2
được bơm vào bình chứa với thể tích V =3m
3
bằng máy nén. Chỉ số áp kế
gắn với nắp bình chứa trước và sau khi nén là 0, 3at và 3at nhiệt độ tăng từ 45
o
C đến 70
o
C.
Xác định lượng CO
2
được bơm vào bình biết áp suất khí quyển bằng 700mmHg.
Bài 3. Một bình kín thể tích là 100 lít chứa 2kg O
2
ở nhiệt độ 47
o
C. Biết áp suất khí quyển
p

o
=1bar. Xác định chỉ số đồng hồ áp kế gắn trên nắp bình.
Bài 4. Một hỗn hợp khí gồm H
2
và O
2
. Thành phần khối lượng H
2
là 10%. Xác định hằng
số chất khí của hỗn hợp, thể tích riêng của hỗn hợp ở điều kiện tiêu chuẩn.
Bài 5.Một kg không khí gồm O
2
và N
2
có thành phần thể tích r
O2
=21%, r
N2
=79%. Xác định
phân tử lượng  của hỗn hợp, hằng số chất khí của hỗn hợp và phân áp suất của O
2
và N
2

trong hỗn hợp khi áp suất của hỗn hợp là 10 bar.
Bài 6. Một quả cầu chứa 0,288 (kg) khí hydrô (H
2
) ở áp suất p
d
= 1,5 bar và nhiệt độ 27ºC.

Nếu áp suất khí quyển là 750 mmHg thì đường kính của quả cầu là bao nhiêu?.
Bài 7. Một bình Gas có thể tích 0,866 m
3
chứa khí mêtan (CH
4
) ở áp suất 18 bar và nhiệt
độ 27ºC. Nếu mỗi ngày sử dụng hết 0,5 (kg) để đun nấu thì bình Gas đó sử dụng được bao
lâu?.
Bài 8. Một bình hình trụ có đường kình 1000m chứa 5 (kg) khí oxy (O
2
) ở áp suất p
d
= 2,5
bar và nhiệt độ 65ºC. Nếu áp suất khí quyển là 750 mmHg thì chiều cao của bình chứa khí
oxy là bao nhiêu?.
Bài 9. Một bình có thể tích 2 m
3
chứa khí Nitơ (N
2
) ở nhiệt độ 27ºC và có áp suất bằng áp
suất khí quyển (750 mmHg). Sau khi sử dụng hết 1kg trong khi nhiệt độ bình không thay
đổi thì độ chân không trong bình bằng bao nhiêu?.
Bài 10. Một bình chứa 4 (kg) khí Oxy (O
2
) , sau khi sử dụng hết 900 (g) thì nhiệt độ trong
bình là 25ºC còn áp suất trong bình là p
d
= 0,5 bar. Thể tích của bình chứa là bao nhiêu?.
Biết áp suất của khí quyển là 750 mmHg.
Bài 11. Một bình chứa khí CO

2
có thể tích là 1,06 m
3
ở áp suất 2,5 bar và nhiệt độ 27ºC.
Sau khi được nạp thêm 1,7 kg khí CO
2
thì áp suất trong bình là 3,5 bar. Nhiệt độ của bình
khí CO
2
sau khi nạp thêm có giá trị bằng bao nhiêu?.
8





Chương 2. NĂNG LƯỢNG TOÀN PHẦN CỦA HỆ NHIỆT ĐỘNG LỰC
Bài 1. Gió chuyển động với vận tốc ổn định 8,5(m/s)
Hãy xác định năng lượng gió ứng với:
a. Mỗi đơn vị khối lượng, kg
b. Khối lượng 10 kg
c. Lưu lượng G =1154 (kg/s)
Hướng dẫn giải



Bài 2. Hãy xác định công suất truyền trên trục khi
moment xoắn yêu cầu T=200 N.m, quay với vận tốc
n=4000 vòng/phút.
Hướng dẫn giải

Bài 3. Xe hơi có khối lượng 1200 kg chuyển động
đều với vận tốc ω=90km/h trên mặt ngang. Xe bắt
đầu leo dốc có độ nghiêng 30
o
so mặt ngang, giả sử
xe vẫn giữ vận tốc ổn định như ban đầu. Hãy xác
định công suất động cơ trong quá trình leo dốc?.
Hướng dẫn giải
Trong quá trình leo dốc giữ nguyên vận tốc nên
động năng giữ không đổi, trong trường hợp này
động cơ cung cấp năng lượng để tăng thế năng (đã
bỏ qua công ma sát), công suất động cơ là năng
lượng cungcấp trong một đơn vị thời gian.



9






Bài 4. Xe hơi có khối lượng 900 kg chuyển động trên mặt đường nằm ngang. Xác định
công suất động cơ để xe từ trạng thái tĩnh tăng tốc đạt
vận tốc 80km/h trong 20 giây.
Hướng dẫn giải
Trường hợp này công cung cấp làm

thay đổi động năng (đã bỏ qua công
ma sát), công suất động cơ là năng
lượng cung cấp trong một đơn vị thời
gian.


Bài 5. Một bình kín chứa lưu chất nóng đang tỏa
nhiệt, trong quá trình này bình nhận một công truyền
từ trục cánh khuấy. Vào lúc ban đầu nội năng của lưu
chất trong bình U
1
= 800kJ, nhiệt lượng tỏa ra môi
trường qua thành bình là 500 kJ, công nhận từ trục
cánh khuấy là 100 kJ. Xác định nội năng của lưu chất
ở trạng thái sau, bỏ qua biến đổi năng lượng của cánh
khuấy và trục nằm trong hệ thống.
Hướng dẫn giải
Biến đổi động năng và thế năng của hệ thống bằng 0,
biến thiên năng lượng của hệ thống là biến đổi về nội
năng.

10




Bài 6. Quạt có công suất 20W dùng để lưu động không khí trong phòng.
Sử dụng quạt này để đáp ứng yêu cầu lưu lượng không khí qua quạt G=0,75(kg/s)ở vận tốc
đầu ra ω = 8(m/s) được không?.

Hướng dẫn giải
Motor biến đổi năng lượng điện đầu vào một phần làm quay trục làm tăng động
năng dòng không khí, một phần thành nhiệt tỏa ra môi trường do ma sát. Trong trường hợp
lý tưởng bỏ qua ma sát, do đó toàn bộ năng lượng điện dùng làm tăng động năng dòng khí,
bỏ động năng không khí đầu vào.

Vận tốc lý tưởng chỉ đạt 7,3(m/s) nên yêu cầu trên không được đáp ứng.

Bài 7. Trong một phòng ban đầu có nhiệt độ bằng nhiệt độ bên ngoài t
out
=30
o
C. Người ta
sử dụng quạt lớn có công suất 200W để lưu động gió trong phòng, do quạt hoạt động làm
phát sinh chênh lệch nhiệt độ giữa trong phòng và bên ngoài nên có nhiệt lượng trao đổi,
nhiệt lượng trao đổi xác định theo biểu thức:

Trong đó
A= 30m
2
diện tích các vách của phòng
t
out
nhiệt độ ngoài phòng,
o
C
t
in
nhiệt độ trong phòng,
o

C
K
f
= 6(W/m
2
K)- hệ số truyền nhiệt qua vách. Hãy
xác định nhiệt độ không khí trong phòng khi hệ
thống làm việc ở điều kiện ổn định.
Hướng dẫn giải
11





Bài 8. Hộp truyền động ở điều kiện làm việc ổn định có trao đổi năng lượng như hình bên
dưới:
Công suất nhận ở trục truyền
động đầu vào 60 kW, trong
quá trình hoạt động do có
chênh lệch nhiệt độ giữa bề
mặt hộp truyền động và không
khí môi trường nên có trao đổi
nhiệt đối lưu:

Hãy xác định công suất trên
trục ở đầu ra.
Hướng dẫn giải

12

Bài 9. Chip điện tử có diện tích 5mm x 5mm, chiều dày 1mm gắn trên tấm ceramic, ở điều
kiện làm việc ổn định, công suất điện đầu vào là 0,225 W.
Bỏ qua nhiệt lượng dẫn
giữa chip và ceramic, mặt
trên được làm mát bằng
không khí có nhiệt độ
20
o
C, hệ số tỏa nhiệt đối
lưu 150(W/m
2
K). Xác định
nhiệt độ mặt trên của chip.
Hướng dẫn giải

13



Chương 3. CHẤT THUẦN KHIẾT
I. Các dạng bài tập mẫu có lời giải
Bài 1. Khảo sát hỗn hợp khí lý tưởng gồm 2 khí CO
2
và N
2
có khối lượng là G
hh
=1,5kg
được chứa trong một hệ xylanh pittông. Ở trạng thái ban đầu khối khí có thể tích là
V

1
=0,5m
3
; nhiệt độ t
1
=27
o
C. Sau đó người ta nén hỗn hợp khí này đến trạng thái 2 có
V
2
=0,311m
3
; nhiệt độ t
2
=57
o
C. Biết thành phần khối lượng của khí CO
2
trong hỗn hợp là
40%. Hãy xác định:
a. Số mũ đa biến của quá trình?
b. Công và nhiệt lượng của quá trình? Nhận xét?
c. Kiểm tra lại định luật I.
Hướng dẫn giải
C
vhh
=0,71422 kJ/kgK; C
phh
= 0,97058 kJ/kgK; k=1,359; µ = 32,766 kg/kmol; n=1,2; W= -
57 kJ; Q= -25,55 kJ; U = 32,14 kJ.

Bài 2. Khảo sát một hỗn hợp khí lý tưởng có các thành phần theo khối lượng như sau:
g
CO2
=12,3%; g
O2
=7,2%; g
N2
=80,5%. Ban đầu hỗn hợp có thể tích V
1
=970(lít) , nhiệt độ
t
1
=300
o
C, áp suất p
1
=8bar. Sau khi giãn nở hỗn hợp có áp suất p
2
=1,5bar , nhiệt độ
t
2
=120
o
C
1. Xác định khối lượng của từng khí trong hỗn hợp.
2. Xác định công thay đổi thể tích của quá trình.
Hướng dẫn giải
1. Xác định khối lượng của từng khí trong hỗn hợp.

2. Xác định công thay đổi thể tích của quá trình.

Bài 3. Khảo sát một khối khí CO
2
có khối lượng là G=3kg chứa trong một hệ xylanh
pittông. Ở trạng thái ban đầu khối khí có p
1
=2bar, t==27
o
C. Sau đó người nén khối khí này
đến trạng thái 2 có p
2
=3,5bar và t
2
=57
o
C. Hãy xác định:
a. Số mũ đa biến của quá trình.
b. Công và nhiệt lượng trao đổi của quá trình. Nhận xét?
Hướng dẫn giải
U = 60 kJ; W = -85 kJ; n = 1,2; V1 = 0,85 m
3
; p
2
= 3,543 bar; V
2
= 0,52778 m
3
;
Q
2

= 16,73 kJ
Bài 4. Khảo sát 1,2 kg không khí ban đầu có áp suất p
1
= 7,2 bar, nhiệt độ t
1
=80
o
C được
giãn nở đa biến đến trạng thái 2 có áp suất p
2
= 1,1 bar, thể tích V
2
=0,95m
3
. Hãy xác định:
1. Số mũ đa biến của quá trình đang khảo sát.
2. Tính công thay đổi thể tích và nhiệt lượng trao đổi của quá trình.
Hướng dẫn giải

14




Bài 5. Khảo sát 0,6 kg hỗn hợp 2 khí lý tưởng N
2
và CO
2
chứa trong một hệ thống pittông
xylanh. Ở trạng thái ban đầu hỗn hợp có p

1
= 2 bar; V
1
= 0,3 m
3
. Sau đó người ta nén đoạn
nhiệt hỗn hợp này đến trạng thái 2 có p
2
= 5 bar; V
2
= 0,15364 m
3
. Hãy xác định:
a. Số mũ đoạn nhiệt của quá trình.
b. Công trao đổi của quá trình. Nhận xét?.
c. Khối lượng của từng khí chứa trong hỗn hợp?.
d. Nhiệt độ của hỗn hợp ở trạng thái 1 và 2?.
Hướng dẫn giải


15



Bài 6. Khảo sát một khối không khí lúc ban đầu có V
1
= 120 lít, t
1
= 35
o

C và p
1
= 2 bar.
Sau khi tiến hành một quá trình, người ta thấy nhiệt độ của không khí là t
2
= 70
o
C. Xác
định công và nhiệt lượng trao đổi giữa khối không khí đang khảo sát và môi trường bên
ngoài, đồng thời vẽ đường biểu diễn các quá trình đang khảo sát trên cùng đồ thị p – v
tương ứng với các trường hợp sau:
1. Quá trình khảo sát là đẳng áp.
2. Quá trình khảo sát là đẳng tích.
3. Quá trình khảo sát là đoạn nhiệt.
4. Quá trình khảo sát là đa biến với n = 1,25.
Hướng dẫn giải




Bài 7. Khảo sát hỗn hợp 2 khí lý tưởng CO
2
và N
2
chứa trong một hệ xylanh pittông.
Thành phần khối lượng của khí CO
2
chứa trong hỗn hợp là g
CO2
=0,4. Ở trạng thái ban đầu

hỗn hợp có p
1
=2bar; t
1
=35
o
C và V
1
=0,4m
3
. Sau đó hỗn hợp này được nén đoạn nhiệt đến
trạng thái 2 có t
2
=50
o
C. Hãy xác định
a. Áp suất và thể tích của hỗn hợp ở trạng thái 2.
b. Tính công trao đổi của quá trình. Nhận xét?
16



Hướng dẫn giải


Bài 8. Khí CO
2
chứa trong bình kín ban đầu có áp suất p
1
= 5,2 bar, nhiệt độ t

1
=30
o
C. Sau
khi nạp thêm CO
2
thì áp suất p
2
= 16 bar, nhiệt độ t
2
=60
o
C. Hãy xác định khối lượng khí
CO
2
đã nạp vào bình. Biết thể tích bình V = 120 lít.
Hướng dẫn giải


Bài 9. Không khí chứa trong hệ thống cylinder-piston ban đầu có thể tích V
1
= 50 lít , áp
suất
p
1
= 45 bar, nhiệt độ t
1
=1600
o
C. Sau khi giãn nở theo quá trình đa biến, trạng thái sau có

thể tích V
2
=300 lít , nhiệt độ t
2
=600
o
C. Hãy xác định:
1. Số mũ đa biến của quá trình đang khảo sát.
2. Công sinh ra của quá trình W [kJ].
3. Nhiệt lượng trao đổi của quá trình Q [kJ].
Hướng dẫn giải

Bài 10. Khảo sát một hệ xylanh pittông bên trong có chứa 1,8 kg khí CO
2
. Ở trạng thái ban
đầu khối khí có t
1
=21
o
C; V
1
= 0,5 m
3
. Sau đó người ta nén khối khí này đến trạng thái 2 có
p
2
=3 bar; t
2
= 42
o

C. Hãy xác định:
1. Số mũ đa biến của quá trình.
2. Công và nhiệt lượng trao đổi của quá trình. Nhận xét.
17



3. Khối lượng CO
2
cần lấy đi để khối khí quay trở lại trạng thái ban đầu.
Hướng dẫn giải
1. Số mũ đa biến của quá trình: n=1,205
2. Công và nhiệt lượng trao đổi của quá trình. Nhận xét.

Nhận xét: nhận công và nhả nhiệt lượng
3. Khối lượng CO
2
cần lấy đi để khối khí quay trở lại trạng thái ban đầu.
G=0,51444(kg)
Bài 11. Một bình kín chứa 50 kg nước bão hòa ở 90
o
C.


Hãy xác định áp suất và thể tích của bình chứa?.
Hướng dẫn giải


Bài 12. Piston-cylinder chứa 2 ft
3

hơi nước bão hòa ở áp suất 50 spia

18



Hãy xác định nhiệt độ và khối lượng của hơi trong cylinder?.
Hướng dẫn giải


Bài 13. Nước bão hòa có khối lượng 200 g bay hơi hoàn toàn ở áp suất không đổi 100 kPa.

Hãy xác định:
a. Thể tích thay đổi.
b. Nhiệt lượng truyền cho nước.
Hướng dẫn giải
19





Bài 14. Một bình kín chứa 10 kg nước ở 90
o
C. 8 kg nước ở trạng thái lỏng và 2 kg còn lại
ở trạng thái hơi

Hãy xác định
a. Áp suất trong bình.
b. Thể tích của bình chứa.

Hướng dẫn giải


20




Bài 15. Một bình kín có thể tích 80 lít chứa 4 kg R-134a ở áp suất 160 kPa

Hãy xác định
a. Nhiệt độ
b. Độ khô
c. Enthalpy
d. Thể tích của pha hơi
Hướng dẫn giải
21







22




II. Các bài tập sinh viên tự làm

Bài 1. Nước ở dạng băng có phải chất thuần khiết không?. Tại sao?
Bài 2. Phân biệt sự khác nhau giữa lỏng bão hòa và lỏng chưa sôi?
Bài 3. Phân biệt giữa hơi bão hòa và hơi quá nhiệt?.
Bài 4. Tại sao nhiệt độ và áp suất lại phụ thuộc vào nhau trong vùng bão hòa?.
Bài 5. Phân biệt sự khác nhau giữa điểm tới hạn và điểm ba thể?.
Bài 6. Xác định nội năng của nước ở áp suất 6 bar và 200
o
C ?.
Bài 7. Xác định nhiệt độ của nước ở trạng thái 0,5 Mpa và i=2890 kJ/ kg ?.
Bài 8. Xác định nội năng của nước chưa sôi ở 80
o
C và 5 Mpa.
Hãy xác định theo:
a. Số liệu bảng lỏng chưa sôi và hơi quá nhiệt.
b. Số liệu bảng hơi bão hòa
Bài 9. Xác định các thông số còn thiếu trong bảng sau:

Bài 10. Hoàn thành bảng sau cho hơi nước H
2
O

Bài 11. Hoàn thành bảng sau cho R134a.


Bài 12. Một thùng chứa hơi nước có thể tích 1,8m
3
, nhiệt độ 220
o
C. Một phần 3 thể tích ở
pha lỏng, còn lại là pha hơi. Xác định áp suất của hơi?. Khối lượng của hơi và khối lượng

riêng ?.
23






Bài 13. Một xylanh-piston chứa 0,85(kg) môi chất lạnh R134a ở nhiệt độ -10
o
C. Piston
dịch chuyển tự do và có khối lượng 12kg và đường kính 25cm. Áp suất khí quyển bằng
88kPa. Nhiệt được cấp cho R134a đến khi nhiệt độ bằng 15
o
C. Xác định áp suất cuối, biến
thiên thể tích và biến thiên entanpi của R134a?.
Bài 14. Một xylanh-piston chứa 50L nước ở nhiệt độ 40
o
C và áp suất 200kPa. Nhiệt được
truyền tới nước ở áp suất không đổi cho đến khi toàn bộ chất lỏng hóa thành hơi.
Xác định khối lượng của nước, nhiệt độ trạng thái cuối, xác định tổng biến thiên entanpi?.
Trả lời: 49,61kg; 120,21
o
C; 125,943kJ.
Bài 15. Một thùng chứa ban đầu có thể tích 0,3m
3
chứa hơi bão hòa ẩm có nhiệt độ 150
o
C.
Nước được gia nhiệt đến khi đạt đến trạng thái tới hạn. Xác định khối lượng và thể tích của

nước ở trạng thái đầu?.
Trả lời: 96,1; 0,105m
3
.
Bài 16. Một bình kín có thể tích được đặt trên bếp điện. Ban đầu bình chứa hỗn hợp nước
hai pha có áp suất p
1
=1 (bar), độ khô x= 50%. Sau khi được gia nhiệt áp suất trong bình
tăng lên p
2
=1,5(bar). Hãy thể hiện quá trình trên đồ thị T-v và xác định
a. Nhiệt độ ở trạng thái đầu và sau,
o
C
b. Khối lượng của hơi ở mỗi trạng thái, kg
c. Nếu được gia nhiệt tiếp tục
thì áp suất là bao nhiêu nếu
nó đạt đến trạng thái bão hòa.
Bài 17. Một hệ thống piston-
cylinder hướng lên chứa 0,05
kg NH
3
. Trạng thái ban đầu
là hơi bão hòa và được đặt
trên bếp điện. Dưới tác động
của trọng lượng piston và áp
suất môi trường, áp suất của
NH
3
là 1,5 bar. Quá trình gia

nhiệt diễn ra từ từ với áp suất không thay đổi và kết thúc khi nhiệt độ đạt giá trị 25
o
C
Hãy thể hiện quá trình trên đồ thị T-v, p-v và
xác định:
a. Thể tích của NH
3
ở mỗi trạng thái, m
3

b. Công thực hiện trong quá trình, kJ.
Bài 18. Một bình kín được cách nhiệt tốt có
thể tích V=0,25m
3
chứa hơi nước bão hòa ở
100
o
C. Hơi nước được khuấy nhanh bằng
cánh khuấy trên trục cho đến khi đạt áp suất
1,5 bar
Xác định:
a. Nhiệt độ ở trạng thái sau
b. Công thực hiện trên trục
Bài 19. Hơi nước chứa trong hệ thống pisron-cylider chịu tác động của hai quá trình nối
tiếp nhau từ trạng thái ban đầu có áp suất 10 bar và nhiệt độ 400
o
C.
Quá trình 1: hơi nước được làm lạnh theo quá trình đẳng
áp đến trạng thái hơi bão hòa;
Quá trình 2: hơi nước tiếp tục được làm lạnh theo quá

trình thể tích không đổi đến nhiệt độ 150
o
C
a. Thể hiện cả hai quá trình trên đồ thị T-v và p-v
b. Công trao đổi trong mỗi quá trình, kJ /kg
c. Nhiệt lượng trao đổi trong mỗi quá trình, kJ/kg
24




Bài 20. Khí chứa trong hệ thống piston-
cylinder giãn nở theo quá trình đa biến
pv
n
=const. Trạng thái ban đầu khí có áp suất
p
1
=3 (bar), thể tích V
1
=0,1(m
3
) . Sau quá trình
giãn nở thể tích khối khí là V
2
=0,2(m
3
). Hãy
xác định công trao đổi trong quá trình ứng với
a. n=1,5

b. n=1
c. n=0
Bài 21. Cho 4 kg khí chứa trong hệ thống piston-cylinder, quá trình diễn ra theo quan hệ
pV
1,5
=const. Trạng thái ban đầu khí có áp suất p
1
=3(bar), thể tích V
1
=0,1(m
3
). Sau quá
trình giãn nở thể tích khối khí là V
2
=0,2(m
3
). Biến thiên nội năng của hệ thống là u
2
-u
1
=-
4,6(kJ/kg) Hệ thống không có sự thay đổi về động năng và thế năng. Hãy xác định nhiệt
lượng trao đổi trong quá trình?.
Bài 22. Không khí chứa trong piston-cylinder đặt thẳng đứng được gia nhiệt bằng nhiệt trở.
Piston có khối lượng
45 kg, tiết diện 0,09
m
2
, áp suất môi
trường tác động lên

piston là 1 bar. Thể
tích không khí tăng
thêm 0,045 m
3
trong
khi áp suất được duy
trì không đổi. Khối
lượng không khí
trong hệ thống là
0,27 kg, nội năng
tăng thêm 42 kJ/ kg. Không khí và piston đứng yên ở trạng thái
đầu và kết thúc, vật liệu làm piston-cylinder là ceramic và được
cách nhiệt tốt, bỏ qua ma sát khi piston chuyển động, gia tốc
trọng trường 9,81 m/s
2
. Xác định nhiệt lượng truyền từ điện trở
theo hai hệ thống:
a. Hệ chỉ gồm không khí
b. Hệ gồm cả không khí và piston.
Bài 23. Hệ thống piston-cylinder chứa khí ban đầu có thể tích
V
1
=0,05(m
3
) áp suất p
1
=200kPa, ở trạng thái này một lò xo có độ
cứng k=150kN/m được đặt vào nhưng chưa có tác động lực.
Người ta gia nhiệt cho khối khí, khối khí giãn nở nén lò xo cho
đến khi khối khí giãn nở đến thể tích gấp đôi ban đầu. Biết tiết

diện piston 0,25m
2
. Hãy xác định:
a. Độ dịch chuyển của piston
b. Áp suất khí trong hệ thống ở trạng thái cuối
c. Tổng công tác động lên khối khí
d. Phần công tác động chống lại lực lò xo.
Bài 24. 1kg nước ở áp suất 1 bar, nhiệt độ 20
o
C được đốt nóng đến 200
o
C trong điều kiện
áp suất không đổi. Xác định nhiệt lượng q
1
đốt nóng nước ban đầu đến nhiệt độ sôi, nhiệt
lượng q
2


biến nước sôi thành hơi bão hoà khô, nhiệt lượng q
3
biến hơi bão hoà khô thành hơi quá
nhiệt và nhiệt lượng q biến nước ban đầu thành hơi ở trạng thái cuối.
Bài 25. Xylanh có đường kính d = 400 mm chứa không khí có thể tích 0,08 m
3
, áp suất
3,06 at, nhiệt độ 15
o
C. Nếu không khí nhận nhiệt trong điều kiện pistông chưa kịp dịch

25



chuyển và nhiệt độ không khí tăng tới 398
o
C. Xác định lực tác dụng lên mặt pistông, khối
lượng không khí có trong xylanh, nhiệt lượng cung cấp, lượng biến đổi entanpi.
Bài 26. Đốt nóng 1 kg không khí trong điều kiện áp suất không đổi p = 2 bar từ nhiệt độ
20
o
C đến 110
o
C. Tính thể tích cuối, nhiệt lượng, công thay đổi thể tích, lượng thay đổi nội
năng và entrôpi.
Bài 27. Không khí có thể tích 2,48 m
3
, nhiệt độ 15
o
C, áp suất 1 bar, khi bị nén đoạn nhiệt
không khí nhận công thay đổi thể tích 471kJ. Xác định nhiệt độ cuối, sự thay đổi nội năng
và entanpi.
Bài 28. 2 kg khí O
2
thực hiện quá trình đa biến với chỉ số mũ đa biến n = 1,2 từ nhiệt độ t
1

= 27
o

C đến t
2
= 537
o
C. Xác định biến đổi entrôpi, lượng nhiệt của quá trình, biến đổi nội
năng, công thay đổi thể tích và công kỹ thuật của quá trình.
Bài 29. Xác định số mũ đa biến khi quá trình đa biến thay đổi từ áp suất 0,001at, nhiệt độ
–73
o
C đến áp suất 1000 at, nhiệt độ 172
o
C.
Bài 30. Hơi nước bão hoà ẩm ở áp suất p = 2 bar, độ khô x = 0,9. Hãy xác định các giá trị
thể tích riêng v
x
, entanpi i
x
, entrôpi s
x
, nội năng u
x
. bằng bảng số và sử dụng đồ thị i-s của
hơi nước.
Bài 31. Một bình thể tích V=0,035m
3
chứa 5kg hơi nước bão hoà ẩm. Nhiệt độ trong bình
310
o
C. Xác định độ khô của hơi nước trong bình.
Bài 32. Bao hơi của hơi lò hơi có thể tích V = 9 m

3
. Một phần ba thể tích đó chứa đầy hơi
bão hoà khô, phần còn lại chứa nước sôi. áp suất trong bao hơi p = 100 bar. Xác định
lượng nước sôi, lượng hơi bão hoà và độ khô.
Bài 33. Lượng hơi nước bão hoà ẩm G =1,4 kg/s ở áp suất p =100 bar, độ khô x = 0,96
chuyển động trong ống với tốc độ là 40 m/s. Xác định đường kính trong của ống.
Bài 34. Một lượng hơi nước bão hoà ẩm từ tuabin đi vào bình ngưng G=200kg/s ở độ khô
x = 0,872. Xác định lưu lượng thể tích của hơi bão hoà ẩm vào bình ngưng, nếu biết áp kế
của bình ngưng chỉ 720 tor và áp suất khí quyển chọn 1bar.
Bài 35. Bao hơi của lò hơi có thể tích V=12m
3
chứa lượng nước sôi và hơi có khối lượng
G=1800 kg ở áp suất p =110 bar. Xác định lượng nước sôi và lượng hơi bão hoà khô trong
bao hơi.
Bài 36. Một bình có thể tích V = 0,5m
3
chứa đầy hơi bão hoà khô ở áp suất p=1,5bar. Khi
để ra ngoài trời bình đó nguội đi và có nhiệt độ t
2
=30
o
C. Xác định lượng nhiệt toả ra và
trạng thái cuối của hơi trong bình.
Bài 37. Một lượng hơi nước bão hoà ẩm G = 25 kg/s ở áp suất p = 0,05 bar và độ khô x
1
=
0,83 từ tuabin đi vào bình ngưng. Hơi trong bình ngưng tụ trong điều kiện áp suất không
đổi tạo thành chất lỏng. Hãy xác định lượng nước làm mát cần thiết cho bình ngưng, nếu
biết nhiệt độ nước làm mát vào t
1

= 22
o
C, nhiệt độ ra t
2
= 27
o
C.
Bài 38. Có hai bình gia nhiệt
A và B. Bình A được đốt nóng
bằng hơi trích từ tuabin có áp
suất p
A
= 6 bar và nhiệt độ t
A

= 260
o
C. Bình B được đốt
nóng bằng hơi trích từ tuabin
có áp suất p
B
= 1,2 bar, nhiệt
độ t
B
= 140
o
C và hơi nước
ngưng từ bình A chuyển sang.
Hãy xác định lượng hơi G
A

và
G
B
vào hai bình A và B nếu
biết lượng nước cần được đốt
nóng qua A và B là G
n
= 8 kg/s
và được đốt nóng từ t
1
= 60
o
C