Дослідження зміни швидкості та витікання ідеального газу із ємкості під тиском

Курсова робота на тему: «Дослідження зміни швидкості та витікання ідеального газу із ємкості під тиском»

Постановка задачі

Описати масив структур з трьох елементів. Кожна структура об'єднує дані для одного варіанта розрахунків. Необхідно для кожного варіанта на відрізку часу від 0 до Т з кроком dt (? t) побудувати графік зміни швидкості та витікання ідеального газу із ємкості під тиском.

Де R — універсальна газова стала, M — молекулярна маса газу, Tc — температура в ємкості, Po — тиск у ємкості.

де — відношення теплоємностей.

Температура Ро та То змінюється в часі:

Тут Рn, A, To, B — задані константи. Вхідні дані зчитувати з файлу, результати розрахунків записувати в інший файл. Передбачити окремі функції для обчислення Ро та То.

Нижче представлені 3 варіанти вхідних даних:

1) R = 8.31 696 Дж/грам*моль, To = 400^о К, час T = 1200 с, dt = 600 с, B = 50 ^о К, Pn = 3.2, A = 1.2, M = 28.96, K = 1.402, P = 1.2 атм.

2) R = 8.31 696 Дж/грам*моль, To = 400^о К, час T = 1200 с, dt = 600 с, B = 50 ^о К, Pn = 4, A = 1.5, M = 28.96, K = 1.402, P = 1.5 атм.

3) R = 8.31 696 Дж/грам*моль, To = 400^о К, час T = 1200 с, dt = 600 с, B = 50 ^о К, Pn = 5, A = 2, M = 28.96, K = 1.402, P = 2 атм.

Таблиця символічних імен

Блок — схема

Текст програми мовою С

#include

#include

#include

#include

#include

#define № 3

#define FN 21

#define R_ 8.31 696

#define T_ 1200

#define dt_ 60

#define B_ 50

#define M_ 28.96

#define K_ 1.402

#define T0_ 400

struct data

{

float Pn;

float A;

float p;

}

x[N];

float Tc (float T0, float B, float t, float T);

float P0 (float Pn, float A, float t, float T);

float Kg (float K);

void graf_output (int c, float xu[], float yv[], int N_, char*title);

// ;

void main ()

{

float tx[N] [FN];

float wx[N] [FN];

float w, t, Tc_, P0_, Kg_;

int i, j;

char str[40];

FILE *data;

FILE *out;

clrscr ();

data = fopen («input.txt», «r»);

if (! data)

{

printf («The file input. txt hasn’t been found. Please create it or change the directory. n»);

getch ();

exit (1);

}

out = fopen («output.txt», «w»);

for (i=0; i

{

fscanf (data, «%f % f % f»,&x[i]. Pn,&x[i].A,&x[i].p);

}

printf («Please type in any decimal number:»);

scanf («%f»,&Kg_);

fclose (data);

clrscr ();

for (i=0; i

{

for (t=0, j=0; t<=T_; t=t+dt_, j++)

{

Tc_ = Tc (T0_, B_, t, T_);

P0_ = P0 (x[i]. Pn, x[i]. A, t, T_);

Kg_ = Kg (K_);

w = 2*R_*Tc_/(Kg_ * M_);

w *= 1 — pow (x[i]. p/P0_, Kg_);

w = sqrt (w);

fprintf (out, «%.0ft%.5fn», t, w);

tx[i] [j]=t;

wx[i] [j]=w;

}

fprintf (out, «nnnn»);

}

fclose (out);

printf («All the function values (values of graph points' coordinates) will be put into nthe output. txt file.n»);

printf («You are able to change the values of Pn, A and p. Change thosenvalues in the input. txt file.n»);

printf («The correct order of typing the values is showed under the graphsnnnn»);

printf («Press Enter to continue»);

getch ();

for (i=0; i

{

sprintf (str, «Ph =%.3f, A =%.3f, P =%.3 f.», x[i]. Pn, x[i]. A, x[i]. p);

graf_output (i, tx[i], wx[i], FN, str);

fflush (stdin);

getch ();

}

}

// ;

void graf_output (int c, float xu[], float yv[], int N_, char*title)

{

int gdriver = DETECT, gmode, errorcode;

int xmax, ymax; // the maximum coordiantes x (width) y (hight)

int xmin, ymin; // spaces between the graph and screen adges

int x, y; // current coordinates

int x_, y_; // previous coordinates

int i;

char st[20];

double miny, maxy; // extreem values of y

initgraph (&gdriver, &gmode, «e:\turbocpp\bgi»);

xmin = 90;

ymin = 100;

xmax = getmaxx () — 20;

ymax = getmaxy () — 40;

maxy = miny = yv[0];

for (i=0; i

{

miny = (yv[i]

maxy = (yv[i]>maxy)? yv[i]: maxy;

}

rectangle (0,0, getmaxx (), getmaxy ());

setbkcolor (7);

sprintf (st, «Input variant number % d», c+1);

outtextxy (10,3, st);

outtextxy (10,30, title);

// first 2 lines-the axises x and y. next we got the pointers building (y>, x>)

line (xmin, ymin, xmin, ymax);

line (xmin, ymax, xmax, ymax);

line (xmin, ymin, xmin+3, ymin+5);

line (xmin, ymin, xmin₃, ymin+5);

line (xmax, ymax, xmax₅, ymax₃);

line (xmax, ymax, xmax₅, ymax+3);

setcolor (1);

outtextxy (xmin+6, ymin, «w»);

outtextxy (xmax, ymax+15, «t»);

for (y=ymax₂₀; y>ymin+10; y-= 20)

painted and the numbers on the exis Oy

setcolor (14);

line (xmin₂, y, xmin+2, y);

sprintf (st, «%0.5lf», maxy — (y-ymin)*(maxy — miny)/(ymax — ymin));

outtextxy (xmin₇₀, y₃, st);

x_ = xmin;

y_ = ymax;

for (i=0; i

{

x = xmin + ((xu[i] - xu[0])*(xmax — xmin)/(xu [N_-1] - xu[0]));

y =(int) ((yv[i] - miny)*(ymax — ymin)/(maxy — miny));

y = ymax — y;

//we got points | painted and the numbers on the exis Ox

setcolor (14);

line (x, ymax₂, x, ymax+2);

if (i % 4==0)

{

sprintf (st, «%0.2lf», xu[i]);

outtextxy (x₁₀, ymax + 4, st);

}

// let’s set the rad color to the «graph line»

setcolor (4);

line (x_, y_, x, y);

x_ = x;

y_ = y;

}

}

// ;

float Tc (float T0, float B, float t, float T) {

if (t<=(T/3)) return T0;

if (t<=(2*T/3)) return T0 + (t — T/3)*3*B/T;

return T0 + B;

}

float P0 (float Pn, float A, float t, float T) {

if (t<=(T/3)) return Pn + 3*A*t/T;

if (t<=(2*T/3)) return Pn + A;

return Pn + A — (t — 2*T/3) * 3 * A / T;

}

float Kg (float K) {

return (K — 1)/K;

}

Результати роботи програми

Виведення даних на екран Виведення даних у файл

0 14.1 538

60 14.34 739

120 14.65 061

180 14.92 912

240 15.18 624

300 15.42 468

360 15.64 668

420 15.83 574

480 15.98 260

540 16.12 811

600 16.27 233

660 16.41 529

720 16.55 700

780 16.69 752

840 16.59 581

900 16.36 035

960 16.10 744

1020 15.83 472

1080 15.53 932

1140 15.21 771

1200 14.86 556

0 14.1 538

60 14.34 739

120 14.65 061

180 14.92 912

240 15.18 624

300 15.42 468

360 15.64 668

420 15.83 574

480 15.98 260

540 16.12 811

600 16.27 233

660 16.41 529

720 16.55 700

780 16.69 752

840 16.59 581

900 16.36 035

960 16.10 744

1020 15.83 472

1080 15.53 932

1140 15.21 771

1200 14.86 556

0 13.60 640

60 13.97 651

120 14.31 201

180 14.61 820

240 14.89 929

300 15.15 864

360 15.39 904

420 15.59 843

480 15.74 309

540 15.88 643

600 16.2 849

660 16.16 930

720 16.30 889

780 16.44 730

840 16.33 315

900 16.7 817

960 15.80 308

1020 15.50 495

1080 15.18 018

1140 14.82 432

1200 14.43 177

Висновок

В результаті виконання курсової роботи був створений алгоритм і комп’ютерна програма для побудови графіків зміни швидкості та витікання ідеального газу із ємкості під тиском на певному відрізку часу. З файлу були зчитані декілька варіантів вхідних даних, результати обчислень записані в файл. При аналізі побудованих графіків робимо висновок про взаємозалежність між заданими фізичними величинами та константами.

Використана література

1. Дистанційний курс «Алгоритмічні мови» Авраменко В. В. http://dl.sumdu.edu.ua

2. Б. В. Керниган, Д. М. Ричи «Язык программирования С»

3. Р. Уинер «Язик Turbo C»