هر سوال همراه با یک پاسخ تشریحی کامل و تقویت‌شده است.
دو جرم مساوی از یک گاز ایده‌آل در فشار برابر، ولی در دماهای T_1 و T_2 درون ظرف عایقی مخلوط می‌شوند تا به تعادل برسند. تولید آنتروپی فرایند (بر واحد جرم) چقدر است؟
یک نازل آدیاباتیک یک گاز ایده‌آل را شتاب می‌دهد. نسبت فشار سیال در خروجی نازل به ورودی آن r_p می‌باشد. اگر سیال با دمای T_0 وارد نازل شود و سرعت آن در ورودی قابل صرف‌نظر کردن باشد، در حالت ایده‌آل…
یک سیکل ترمودینامیکی از دو فرایند عمومی تشکیل شده است. فرایند AB بازگشت‌پذیر بوده و فرایند BA بازگشت‌ناپذیر است. کدام مورد درخصوص این سیکل درست است؟
در یک حجم کنترل در یک محفظه، دو جریان ورودی با سرعت و فشار یکسان به‌صورت بی‌دررو مخلوط شده و با یک جریان خروجی یکنواخت از آن خارج می‌شود. کمترین مقدار ممکن برگشت‌ناپذیری در این فرایند اختلاط در چه…
یک نیروگاه از آب داغ یک منبع زیرزمینی با دمای ۱۲۷ درجه سلسیوس برای تولید ۲۰ مگاوات توان استفاده می‌کند. گرما از کندانسور نیروگاه به هوای محیط در ۲۷ درجه سلسیوس دفع می‌شود. بازده حرارتی نیروگاه ۸۰٪…
در چرخه رانکین ساده، بیشترین تخریب اکسرژی در کدام جزء رخ می‌دهد؟
فرض کنید ۰٫۵ m³ آب در یک سیلندر موجود است. پیستونی به جرم ۱۰۰kg و سطح مقطع ۰٫۱m² روی این آب قرار دارد. پیستون می‌تواند آزادانه حرکت کند. این سیلندر و پیستون در فضای باز قرار داشته و فشار اتمسفر…
به‌ترتیب، کدام فرایند، امکان‌پذیر و کدام‌یک، امکان‌ناپذیر است؟ الف ـ افزایش آنتروپی آدیاباتیک ب ـ کاهش آنتروپی آدیاباتیک ج ـ آیزنتروپیک جذب حرارت
در یک چرخه برایتون ایده‌آل، دمای ورود هوا به کمپرسور ۳۰۰K و دمای ورود هوا به توربین ۱۴۰۰K است. اگر جذب حرارت در این چرخه ۹۵۰ kJ/kg باشد، بازده چرخه چند درصد است؟ ( C_(p_∘) = ۱۰۰۰ J/(kg K) )
یک مخترع مدعی است که یک موتور حرارتی ساخته است که با عملکرد بین لایه سطح و کف اقیانوس به‌ترتیب با دمای C°۲۷ و C°۱۰، ۹۹۰۰ کیلوژول در دقیقه گرما با کف اقیانوس تلف می‌نماید و توان ۱۰ کیلووات تولید…
کدام مورد، شیب خط حجم ثابت روی نمودار T-S برای یک گاز ایده‌آل است؟ ( γ = dfrac C_(p_∘) C_(v_∘) )
با افزایش مقدار هوای اضافه در فرایند احتراق کامل سوخت اُکتان در فشار ثابت، به‌ترتیب، دمای شعله آدیاباتیک و دمای نقطهٔ شبنم بخارآب در فراورده‌های احتراق، چه تغییری می‌کنند؟
هوای ورودی به یک کمپرسور، دارای دمای استاتیک ۲۷°C و سرعت ۲۰۰ m/s است. دمای سکون ورودی، چند کلوین است؟ ( C_p = ۱ kJ/kg.K )
یک ماشین گرمایی مطابق شکل زیر را در نظر بگیرید. با توجه به مقدار کار و دمای منبع سرد، کدام عبارت درست است؟ در شکل، گرمای Q_in از منبع T_H وارد ماشین می‌شود، کار خروجی W_out=۳/۴Q_in است و گرمای…
دما و حجم یک گاز ایده‌آل در سیستم بسته از ۳۰۰ K و ۴ m^3 به‌ترتیب به ۱۵۰ K و ۱ m^3 تغییر می‌یابد. اگر C_p=۵/۲R kJ/(kg K) ، تغییر آنتروپی گاز کدام است؟
حجم یک سیلندر توسط دو ردیف مانع بر روی جدارهٔ آن، بین دو مقدار معین کنترل می‌شود. پیستون توسط یک فنر خطی بارگذاری شده و در حالت اول پیستون بر روی مانع‌های پایینی قرار دارد. به گاز محبوس داخل سیلندر…
یک گاز ایده‌آل چرخه‌ای مطابق شکل زیر طی می‌کند (۱→۲→۳) . بازده حرارتی این چرخه کدام است؟ در نمودار فشار–حجم، ۱→۲ تراکم ایزوترمال، ۲→۳ انبساط فشار ثابت و ۳→۱ انبساط آدیاباتیک برگشت‌پذیر است.
فرایند اختناقی کاهش فشار جریان را در عبور از یک شیر انبساطی در نظر بگیرید. یک بار آب در حالت مایع اشباع و بار دیگر هوا در حالت گاز ایده‌آل وارد شیر انبساطی می‌شوند و فشارشان کاهش می‌یابد. دمای این دو…
رابطهٔ ظرفیت گرمایی ویژه در حجم ثابت، کدام است؟
یک موتور گرمایی بازگشت‌پذیر (کارنو)، با یک سردساز بازگشت‌پذیر (کارنو) طوری به هم پیوند خورده‌اند، که تمام کار مورد نیاز سردساز توسط موتور گرمایی تأمین می‌شود. اگر ضریب عملکرد سردساز ۸ و بازده موتور…
چرخهٔ زیر را در نظر بگیرید که شامل دو فرایند آدیاباتیک و برگشت‌پذیر و یک فرایند حجم ثابت است. دو فرایند آدیاباتیک و برگشت‌پذیر به کدام دلیل زیر نمی‌توانند همدیگر را قطع کنند؟ در نمودار P – V ، نقطهٔ…
مقداری از یک گاز در یک فرایند دومرحله‌ای متراکم می‌شود. در مرحلهٔ اول فشار گاز طی یک فرایند پلی‌تروپیک pv^۲=ثابت ، دو برابر می‌شود. در مرحلهٔ دوم تراکم یک فرایند هم‌فشار رخ می‌دهد. اگر فشار گاز در…
در یک سیکل تبرید تراکمی بخار مبرد، داده‌های زیر معلوم است، ضریب عملکرد این چرخه به‌عنوان پمپ حرارتی کدام است؟ آنتالپی مبرد در ورودی اواپراتور h_۴=۲۵۰ kJ/kg ؛ آنتالپی مبرد در خروجی اواپراتور h_۱=۴۰۰…
یک کپسول گاز طبیعی محتوی سه گاز CH_۴ ، C_۲H_۶ و C_۳H_۸ است. در جدول زیر جرم مولکولی گازها و نسبت حجمی (مولی) گازها داده‌شده است. نسبت جرمی هر سه گاز برحسب درصد کدام است؟ نام گاز، جرم مولکولی گاز…
هوا (R=۰٫۲۸۶ kJ/(kg K), (C_p)/(C_v)=۱٫۴) با دمای ۳۰۰^circC وارد یک نازل (شیپوره) عایق شده و با سرعت ۶۰۰ m/s از آن خارج می‌شود. با فرض ایدئال بودن هوا و جریان پایا، دمای خروجی تقریباً چند درجه…
یک سیکل تبرید تراکمی دارای کار ۵ کیلووات، دما و توان ورودی منبع سرد در ۲۵۰ کلوین و ۱۰ کیلووات و دمای منبع گرم ۳۰۰ کلوین است. میزان برگشت‌ناپذیری سیکل چند کیلووات است؟ (دمای محیط ۳۰۰ کلوین است.)
فرایند مخلوط شدن آدیاباتیک (بی‌دررو) دو گاز یکسان را مطابق شکل زیر در نظر بگیرید. فشار تعادلی نهایی چند بار است؟ شکل: حجم کل V است؛ بخش اول با حجم ۲/۳V دارای P_1=۴ bar و T_1=۴۰۰ K و بخش دوم با حجم…
فرایند اختلاط دو جریان هوا در فشار ثابت به‌صورت بی‌دررو و پایا را مطابق شکل زیر در نظر بگیرید. تولید آنتروپی در این فرایند چقدر است؟ شکل: جریان ورودی اول dot m,T ، جریان ورودی دوم ۲dot m,۲T و دمای…
گاز ایدئال با دمای T_i وارد یک مخزن صلب عایق می‌شود. با فرض اینکه در هنگام ورود گاز مخزن کاملاً خالی است، اختلاف دمای تعادلی مخزن و دمای ورودی چقدر است؟ (k=(C_p)/(C_v)) شکل: Δ T=T_eq-T_i و تنها یک…
برای یک سیستم ترمودینامیکی ((∂ T)/(∂ S))_P=۰ است. کدام ویژگی در مورد آن صدق می‌کند؟
با فرض احتراق کامل متان با نسبت‌های استوکیومتری در چرخهٔ ایدئال توربین گازی، اگر ارزش حرارتی متان ۵۰ MJ/kg و راندمان چرخهٔ توربین گازی ۴۰ درصد و توان خالص خروجی آن ۱۶۰ MW باشد، مقدار انتشار دی‌اکسید…
در نیروگاه چرخهٔ ترکیبی زیر، مرکب از چرخهٔ توربین گاز و چرخهٔ نیروگاه بخار، احتراق فقط در اتاق احتراق توربین گاز است. اگر بازدهٔ چرخهٔ بخار η_ST و بازدهٔ چرخهٔ توربین گاز η_GT باشد، بازدهٔ چرخهٔ…
مقدار حرارت Q_H توسط یک منبع دما بالای T_H در دسترس است. اگر دمای منبع گرم دو برابر شود، نسبت کیفیت انرژی حرارتی تأمین‌شده (اگزرژی تبادل‌یافته توسط انتقال گرما) در حالت دوم به حالت اولیه کدام است؟…
از دو جسم با جرم و ظرفیت گرمایی یکسان، با دمای T_H=۴T_L و T_L ، به‌عنوان منابع گرم و سرد یک موتور گرمایی استفاده می‌شود. دمای تعادل نهایی چقدر باشد تا توان خروجی ماکزیمم شود؟ (دمای هر دو جسم تغییر…
در تحول پلی‌تروپیک، pv^n=ثابت برای گاز ایدئال با نسبت گرماهای ویژه k=(c_p)/(c_v) که در آن انتقال حرارت از گاز به محیط تا رسیدن به تعادل انجام می‌شود، توان پلی‌تروپیکی n :
نصف یک تانک از یک گاز ایدئال در فشار ۵ بار و دمای ۵۰۰ کلوین و نصف دیگر این تانک از همان گاز در فشار ۱ بار و دمای ۳۰۰ کلوین پر شده است. اگر دیواره‌ای که این دو گاز را از هم جدا نگه‌داشته است، برداشته…
در یک مخزن صلب مخلوط دو فاز آب و بخار قرار دارد. فشار داخل مخزن بیش از فشار بیرون است و با بازکردن دریچهٔ کوچکی که در بالای مخزن وجود دارد، بخار با دبی اندک از مخزن خارج می‌شود. انتقال حرارت بین محیط…
محفظهٔ احتراق عایق‌شده‌ای را در نظر بگیرید که حاوی مواد اولیه شامل ۲ مول H_2 و ۳ مول O_2 به‌طور جداگانه در دمای T_0 و فشار اتمسفر است و محصولات احتراق در دمای T_p و فشار اتمسفر از آن خارج می‌شوند.…
یک کیلوگرم متان با پنج کیلوگرم اکسیژن خالص واکنش می‌دهد. اگر مقدار متان به ۱/۲ کیلوگرم افزایش یابد، دمای شعلهٔ آدیاباتیک:
یک گاز ایدئال از دیفیوزری آدیاباتیک عبور کرده و با سرعت ناچیز از آن خارج می‌شود (مطابق شکل). اگر فرایند برگشت‌پذیر باشد، مسیر 1 - 2s طی می‌شود. چنانچه دیفیوزر برگشت‌پذیر نباشد، کدام نقطه می‌تواند…