ПД.01 Физика. Специальность 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям). Экзаменационный билет №1. Инструкция. Внимательно прочитайте задание. Время выполнения задания – 30 минут. 1. Равномерное прямолинейное движение. Формула скорости, перемещения, графики. 2. Принципы действия тепловых двигателей. КПД тепловых двигателей. 3. Задача: Найти относительную влажность воздуха при 18°C, если при 10°C образуется роса.

Экзаменационный билет №1

1. Равномерное прямолинейное движение

Определение: Равномерное прямолинейное движение – это движение, при котором тело за равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

Формулы:

• Перемещение: \( \vec{s} = \vec{v} \cdot t \)


• Скорость: \( v = \frac{s}{t} \)


• Время: \( t = \frac{s}{v} \)

Графики:

• График зависимости перемещения от времени (s-t): прямая линия, проходящая через начало координат (при \( s_0 = 0 \)).


• График зависимости скорости от времени (v-t): прямая линия, параллельная оси времени.

2. Принципы действия тепловых двигателей. КПД тепловых двигателей.

Принцип действия: Тепловой двигатель — это машина, которая преобразует тепловую энергию в механическую работу. Основной принцип действия заключается в следующем: рабочее тело (газ или пар) расширяется под действием тепла, получаемого от нагревателя, совершая при этом работу. Затем рабочее тело охлаждается в холодильнике, передавая ему часть теплоты.

Коэффициент полезного действия (КПД):

КПД теплового двигателя — это отношение совершенной полезной работы к полученной от нагревателя теплоте.

Формула КПД:

\[ \eta = \frac{A_{пол}}{Q_{нагр}} \cdot 100\% \]

Где:

• \( \eta \) — КПД (в процентах)


• \( A_{пол} \) — полезная работа, совершенная двигателем


• \( Q_{нагр} \) — количество теплоты, полученное от нагревателя

3. Задача: Найти относительную влажность воздуха при 18°C, если при 10°C образуется роса.

Решение:

Условие образования росы при 10°C означает, что температура 10°C является точкой росы. Точка росы — это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг насыщения.

При температуре точки росы пар находится в состоянии насыщения, то есть относительная влажность составляет 100%.

Следовательно, при 10°C относительная влажность воздуха была 100%.

Теперь нужно найти относительную влажность при 18°C, зная, что при 10°C воздух был насыщен.

Предположим, что парциальное давление водяного пара в воздухе не изменилось при переходе от 10°C к 18°C (так как не указано, что воздух теряет влагу или происходит конденсация). Однако, для расчета относительной влажности при 18°C нам нужно знать давление насыщенного пара при 18°C.

Поскольку в условии задачи не указано давление насыщенного пара при 18°C, и не предоставлена таблица зависимостей давления насыщенного пара от температуры, задача в текущем виде не может быть решена до конца. Стандартно, задача на относительную влажность требует знания зависимости давления насыщенного пара от температуры.

Предположим, что задача подразумевает, что при 10°C водяной пар находился в состоянии насыщения, и нам нужно рассчитать относительную влажность при 18°C, если парциальное давление пара соответствует давлению насыщенного пара при 10°C.

Для решения нам потребуются данные о давлении насыщенного водяного пара при разных температурах. Воспользуемся приблизительными значениями (данные могут незначительно отличаться в разных источниках):

• Давление насыщенного пара при \( T_1 = 10°C \) (точка росы): \( P_{нас1} \approx 1.23 кПа \)


• Давление насыщенного пара при \( T_2 = 18°C \): \( P_{нас2} \approx 2.06 кПа \)

По условию, температура точки росы равна 10°C. Это означает, что парциальное давление водяного пара \( P_{пар} \) в воздухе равно давлению насыщенного пара при 10°C:

\[ P_{пар} = P_{нас}(10°C) \approx 1.23 кПа \]

Теперь найдём относительную влажность \( \phi \) при 18°C:

\[ \phi = \frac{P_{пар}}{P_{нас}(18°C)} \cdot 100\% \]

\[ \phi = \frac{1.23 кПа}{2.06 кПа} \cdot 100\% \approx 59.7\% \]

Ответ: Приблизительно 59.7%.