|
|
314. Bomba obsahuje pri teplote t1 = 27
°C a tlaku p1 = 4 MPa stlačený plyn. Ako sa zmení jeho tlak,
keď polovičné množstvo plynu vypustíme a jeho teplota pritom poklesne
o 15 °C?
|
|
|
|
|
|
|
|
t1
= 27 °C => T1 = 300,15 K
p1
= 4 MPa
t2
- t1 = 15 °C, t2 = 12 °C => T2
= 285,15 K
p2
= ?
|
|
|
|
|
|
|
|
Ak uvažujeme o ideálnom
plyne, môžeme vychádzať zo stavovej rovnice ideálneho plynu. Pre ľubovoľne
zvolené množstvo plynu hmotnosti m, ktorého mólová hmotnosť
je Mm (obsahuje n = m / Mm
mólov), môžeme písať stavovú rovnicu ideálneho plynu:
|
|
|
|
|
pV
= (m / Mm)RmT ,
|
(1)
|
|
|
|
kde p je tlak zvoleného množstva
plynu, T je termodynamická teplota:
|
|
|
|
|
T
= (t + 273,15) K
|
(2)
|
|
|
|
a
Rm je molárna plynová konštanta. Reálne plyny
spĺňajú uvedenú stavovú rovnicu len približne.
Pre
plyn v počiatočnom stave platí:
|
|
|
|
|
p1V1
= (m1 / Mm)RmT1
,
|
(3)
|
|
|
|
kde
p1, V1, T1
sú počiatočné hodnoty tlaku, objemu a termodynamickej teploty. Po vypustení
polovičného množstva plynu ostane v bombe plyn polovičnej hmotnosti:
|
|
|
|
|
m2
= m1 / 2 .
|
|
|
|
|
Jeho
tlak a teplota sa pozmenia na p2 a T2.
Podľa stavovej rovnice platí:
|
|
|
|
|
p2V2
= (m2 / Mm)RmT2
.
|
(4)
|
|
|
|
Pretože
plyn je uzavretý v bombe, ktorej objem sa nemení, ostane objem plynu
rovnaký ako v prvom prípade. Môžme teda písať: V1 =
V2 = V. Ak rovnicu (3) vydelíme rovnicou (4)
dostaneme:
|
|
|
|
|
p1
/ p2 = m1T1 / m2T2
p1
/ p2 = 2T1 / T2
.
|
|
|
|
|
Pre konečný tlak p2
platí:
|
|
|
|
|
p2
= p1T2 / 2T1 .
|
|
|
|
|
Dosadením
zadaných hodnôt dostaneme:
|
|
|
|
|
p2
= 4 MPa . 285,15 K / (2 . 300,15 K)
p2
= 1,9 MPa .
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Počiatočný tlak sa zmení na tlak 1,9 MPa.
|
|
|
|
|
|
|
|
Zvislý
vrh nahor a nadol
Balistické
kyvadlo
Koeficient
tlmenia
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|