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物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|Conserving Mass in an Open System

如果你也在 怎样代写热力学Thermodynamics 这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。热力学Thermodynamics是物理学的一个分支,涉及热、功和温度,以及它们与能量、熵以及物质和辐射的物理特性的关系。这些数量的行为受热力学四大定律的制约,这些定律使用可测量的宏观物理量来传达定量描述,但可以用统计力学的微观成分来解释。热力学适用于科学和工程中的各种主题,特别是物理化学、生物化学、化学工程和机械工程,但也适用于其他复杂领域,如气象学。

热力学Thermodynamics从历史上看,热力学的发展源于提高早期蒸汽机效率的愿望,特别是通过法国物理学家萨迪-卡诺(1824年)的工作,他认为发动机的效率是可以帮助法国赢得拿破仑战争的关键。苏格兰-爱尔兰物理学家开尔文勋爵在1854年首次提出了热力学的简明定义,其中指出:”热力学是关于热与作用在身体相邻部分之间的力的关系,以及热与电的关系的课题。” 鲁道夫-克劳修斯重述了被称为卡诺循环的卡诺原理,为热学理论提供了更真实、更健全的基础。他最重要的论文《论热的运动力》发表于1850年,首次提出了热力学的第二定律。1865年,他提出了熵的概念。1870年,他提出了适用于热的维拉尔定理。

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物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|Conserving Mass in an Open System

物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|Conserving Mass in an Open System

The best way to begin every thermodynamic analysis is by defining a system. A system describes a region enclosed by an imaginary boundary (which may be fixed or flexible) that contains a mass or volume to use for analysis. A system that doesn’t allow mass to enter or leave is called a closed system. The mass inside a closed system is often called the control mass. A system that allows mass to enter and leave is called an open system. The volume of an open system is often called the control volume.

This chapter focuses on thermodynamic analysis using the conservation of mass and conservation of energy for open systems. Consenvation of mass means that the mass flow rate of material entering a system minus the mass flow rate leaving equals the mass that may accumulate within the system, as described by this equation:
$$
\dot{m}{\text {in }}-\dot{m}{\text {out }}=\frac{d m_{3 \mathrm{~s}}}{d t}
$$
When you see a “dot” over a variable like mass (mi), the dot means that the variable is on a rate basis or per unit time. The units for mass flow rate are kilograms per second.

Defining mass and volumetric flow rates
The size of the inlets and outlets of some open systems, such as nozzles and diffusers in jet engines, is important because they’re sized to take advantage of changes in kinetic energy. The mass flow rate entering or leaving an open system is related to the area of the opening $(A)$, the average fluid velocity normal to the inlet (V), and the fluid density $(\rho)$, as shown in this equation:
$$
\dot{m}=\rho \mathrm{VA}
$$
I use bold font for velocity (V) and italicized font for total volume $(V)$ to distinguish between these two variables throughout this book.

In this equation, the units of area are in square meters, velocity is in meters per second, and density is in kilograms per cubic meter.

The volumetric flow rate is related to the mass flow rate and is calculated either by using the average fluid velocity $(V)$ and the area $(A)$ of the opening, or by dividing the mass flow rate by the fluid density, as shown here:
$$
\dot{V}=V A=\frac{\dot{m}}{\rho}
$$
The units for volumetric flow rate are cubic meters per second.

物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|Applying conservation of mass to a system

Here’s an example that shows you how to use the conservation of mass principle for an open system. Figure 6-1 shows a jet engine mounted on an aircraft. The system is defined by the dashed line around the engine. The system has two inlets, one for air and the other for fuel. The system has one outlet for exhaust.

The aircraft is flying at 250 meters per second. The air temperature is -50 degrees Celsius, and the pressure is 30 kilopascals. The air mass flow rate into the engine is 60 kilograms per second, and the fuel mass flow rate is 1 kilogram per second. The exhaust is 300 degrees Celsius and has a velocity of 1,000 meters per second. You can analyze this system to determine the volumetric flow rates into and out of the engine by following these steps:

Write the conservation of mass equation for the system.
No mass accumulates within the system, so the mass flow in equals the mass flow out.
$$
\dot{m}{\text {air }}+\dot{m}{\text {tual }}=\dot{m}_{\text {estuast }}=(60+1) \mathrm{kg} / \mathrm{s}=61 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}
$$
To determine the volumetric flow rates, you need to find the gas density at the inlet and the exhaust.

Find the density $\rho_{\mathrm{in}}$ of the air at the inlet, using the ideal-gas-law equation.
$$
\rho_{\mathrm{m}}=\frac{P}{R T_{\mathrm{im}}}=\frac{30 \mathrm{kPa}}{(0.287 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg} \cdot \mathrm{K})(223 \mathrm{~K})}\left(\frac{1 \mathrm{~kJ}}{1 \mathrm{kPa} \cdot \mathrm{m}^3}\right)=0.469 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3
$$

Find the density $\rho_{\text {ont }}$ of the exhaust at the exit, using the ideal-gas-law equation. Assume the exhaust has the properties of air.
$$
\rho_{\text {out }}=\frac{P}{R T_{\text {ost }}}=\frac{30 \mathrm{kPa}}{(0.287 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg} \cdot \mathrm{K})(573 \mathrm{~K})}\left(\frac{1 \mathrm{~kJ}}{1 \mathrm{kPa} \cdot \mathrm{m}^3}\right)=0.182 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3
$$

Calculate the volumetric flow rate of air at the inlet, using the mass flow rate of the incoming air: $60 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}$.
$$
\dot{V}{\mathrm{in}}=\frac{\dot{m}{\text {air }}}{\rho_{\text {in }}}=\frac{60 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}}{0.469 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3}=128 \mathrm{~m}^3 / \mathrm{sec}
$$

Calculate the volumetric flow rate of the exhaust at the exit, using the total mass flow rate of fuel plus air.
$$
\dot{V}{\text {cut }}=\frac{\tilde{m}{\text {eathauf }}}{\rho_{\text {out }}}=\frac{61 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}}{0.182 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3}=335 \mathrm{~m}^3 / \mathrm{sec}
$$
The volumetric flow rate depends on the density and mass flow rate of the air.

物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|Conserving Mass in an Open System

热力学代写

物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|Conserving Mass in an Open System

开始每一个热力学分析的最好方法是定义一个系统。系统描述了一个由假想边界(可以是固定的或灵活的)包围的区域,该边界包含用于分析的质量或体积。一个不允许质量进入或离开的系统称为封闭系统。封闭系统内部的质量通常称为控制质量。允许质量进出的系统称为开放系统。一个开放系统的体积通常被称为控制体积。

本章着重于利用质量守恒和能量守恒对开放系统进行热力学分析。质量凝聚是指进入系统的物质的质量流率减去离开系统的质量流率等于系统内可能积累的质量,如下式所示:
$$
\dot{m}{\text {in }}-\dot{m}{\text {out }}=\frac{d m_{3 \mathrm{~s}}}{d t}
$$
当您看到像质量(mi)这样的变量上的“点”时,这个点意味着变量是基于速率或每单位时间的。质量流速的单位是千克每秒。

定义质量和体积流速
一些开放系统(如喷气发动机的喷嘴和扩散器)的进出口尺寸很重要,因为它们的大小是为了利用动能的变化。进入或离开开放系统的质量流量与开口面积$(A)$、垂直于入口的平均流体速度(V)和流体密度$(\rho)$有关,如下式所示:
$$
\dot{m}=\rho \mathrm{VA}
$$
我用粗体表示速度(V),用斜体表示总量$(V)$,以便在本书中区分这两个变量。

在这个方程中,面积的单位是平方米,速度的单位是米每秒,密度的单位是千克每立方米。

体积流量与质量流量有关,可以通过使用平均流体速度$(V)$和开口面积$(A)$来计算,也可以通过将质量流量除以流体密度来计算,如下所示:
$$
\dot{V}=V A=\frac{\dot{m}}{\rho}
$$
体积流量的单位是立方米每秒。

物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|Applying conservation of mass to a system

这里有一个例子,向你展示了如何在开放系统中使用质量守恒原理。飞机上安装的喷气发动机外观如图6-1所示。系统由环绕引擎的虚线来定义。该系统有两个入口,一个用于空气,另一个用于燃料。该系统有一个排气口。

飞机以每秒250米的速度飞行。空气温度是-50摄氏度,压力是30千帕斯卡。进入发动机的空气质量流量是60kg / s,燃料质量流量是1kg / s。排气温度为300摄氏度,速度为每秒1000米。您可以通过以下步骤分析该系统以确定进出发动机的体积流量:

写出系统的质量守恒方程。
系统内没有质量积累,因此流入的质量等于流出的质量。
$$
\dot{m}{\text {air }}+\dot{m}{\text {tual }}=\dot{m}_{\text {estuast }}=(60+1) \mathrm{kg} / \mathrm{s}=61 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}
$$
为了确定体积流量,你需要找到入口和排气处的气体密度。

用理想气体定律方程求入口处空气的密度$\rho_{\mathrm{in}}$。
$$
\rho_{\mathrm{m}}=\frac{P}{R T_{\mathrm{im}}}=\frac{30 \mathrm{kPa}}{(0.287 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg} \cdot \mathrm{K})(223 \mathrm{~K})}\left(\frac{1 \mathrm{~kJ}}{1 \mathrm{kPa} \cdot \mathrm{m}^3}\right)=0.469 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3
$$

利用理想气体定律方程,求出出口排气的密度$\rho_{\text {ont }}$。假设排气具有空气的性质。
$$
\rho_{\text {out }}=\frac{P}{R T_{\text {ost }}}=\frac{30 \mathrm{kPa}}{(0.287 \mathrm{~kJ} / \mathrm{kg} \cdot \mathrm{K})(573 \mathrm{~K})}\left(\frac{1 \mathrm{~kJ}}{1 \mathrm{kPa} \cdot \mathrm{m}^3}\right)=0.182 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3
$$

计算入口空气的体积流量,使用进入空气的质量流量:$60 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}$。
$$
\dot{V}{\mathrm{in}}=\frac{\dot{m}{\text {air }}}{\rho_{\text {in }}}=\frac{60 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}}{0.469 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3}=128 \mathrm{~m}^3 / \mathrm{sec}
$$

利用燃料加空气的总质量流量,计算排气在出口处的体积流量。
$$
\dot{V}{\text {cut }}=\frac{\tilde{m}{\text {eathauf }}}{\rho_{\text {out }}}=\frac{61 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}}{0.182 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3}=335 \mathrm{~m}^3 / \mathrm{sec}
$$
体积流量取决于空气的密度和质量流量。

物理代写|热力学代写Thermodynamics代考

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微观经济学代写

微观经济学是主流经济学的一个分支,研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富,各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。

线性代数代写

线性代数是数学的一个分支,涉及线性方程,如:线性图,如:以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。

博弈论代写

现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼(John von Neumann)提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理,这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后,1944年,他与奥斯卡-莫根斯特恩(Oskar Morgenstern)共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书,该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论,使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。

微积分代写

微积分,最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”,是对连续变化的数学研究,就像几何学是对形状的研究,而代数是对算术运算的概括研究一样。

它有两个主要分支,微分和积分;微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率,而积分涉及数量的累积,以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系,它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。

计量经济学代写

什么是计量经济学?
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用,使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设,并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验,然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。

根据你是对测试现有理论感兴趣,还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣,计量经济学可以细分为两大类:理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。

MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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