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工程热力学作业题4.pdf
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爱校园 ( ) 课后答案网 ( ) 淘答案( ) p73 4-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热 40kJ ,其容积增大为v 2 10v1 ,压力降低为2p 1p/ 8 ,设比热为定 值,求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。 解:热力系是 1kg 空气 过程特征:多变过程 ln 2 / p1 p ln 1/ 8 n =0.9 ln 1/ 2v v ln 1/10 因为 q c T ? n 内能变化为 5 c R J / =kg717.5 K ? v 2 7 7 c R c J / =kg1004.5 K ? p 2 5 v n k ? cn cv 5cv J / =3587.5kg K ? n ?1 3
u ??c T ??qc c v v n / =8 ×10 J 3 w 膨胀功:q u ?? =32 ×10 J 3 w nw 28.8 ×10 J 轴功: s 3 焓变: =1.4×8=11.2 ×10 J h c T ??k u ? ? p v2 p 2 3 s c c ?? 熵变: ? p ln v ln =J0.82/ kg×10 K ? v1 p 1 4 -2 有 1kg 空气、初始状态为1 0p.5 MPa1,t150 ℃,进行下列过程: (1)可逆绝热膨胀到2 0p.1 MPa ; 1 (2 )不可逆绝热膨胀到2 0p.1 T MPa2,K300 ; 2 0p.1 MPa ; (3 )可逆等温膨胀到 (4 )可逆多变膨胀到2 0p.1 MPa ,多变指数n 2 ; 试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化,并将各过程的相对位置画在同一张 p ?vT图和s ? 图上 解:热力系 1kg 空气 (1) 膨胀功: k ?1 RT 1 p 2 k 3 w [1 ? ] =111.9×10 J k ?1 p 1 熵变为 0 3
w u c T(2 )T?? 1 2 ? =88.3 ×10 J v T 2 p 2 ?? s ?c p ln R ln J / =kg116.8 K ? T 1 p 1 w RT p 1 3 (3 ) 1ln =J195.4/ kg×10 K ? p 2 ??s R p 1 3 ln =J0.462/ kg×10 K ? p 2 n?1 RT 1 p 2 n 3 (4 )w [1 ? ] =67.1 ×10 J n ?1 p 1 n?1 T T p 2 n 2 1 =189.2K p 1 T 2 p 2 ?? s ?c p ln R ln J=-/ kg346.4 K ? T 1 p 1 3 3 4-3 具有 1kmol空气的闭口系统,其初始容积为 1m ,终态容积为 10 m ,当初态和终态温度均 100℃时,试计算该闭 口系统对外所作的功及熵的变化。该过程为:(1)可逆定温膨胀;(2)向真空自由膨胀。 2 解:(1)定温膨胀功 V2 10 w mRT 7140kJ 1.293 * 22.4 * 287ln* 373 * ln V1 1 V2 s mR 19.14kJ/K ?? ln V1 2 自由膨胀作功为0 V2 s mR 19.14kJ/K ?? ln V1 4-4 质量为5kg的氧气,在30℃温度下定温压缩,容积由3m3 3 变成0.6m ,问该过程中工质吸收或放出多少热量?输入 或输出多少功量?内能、焓、熵变化各为多少? V2 0.6 解: -627.2kJ q mRT 5 * 259.8ln* 300 * ln V1 3 放热627.2kJ 因为定温,内能变化为0,所以 w q 内能、焓变化均为0 熵变: V2 s mR -2.1 kJ/K ?? ln V1 4-5 为了试验容器的强度,必须使容器壁受到比大气压力高 0.1MPa 的压力。为此把压力等于大气压力。温度为 13℃ 的空气充入受试验的容器内,然后关闭进气阀并把空气加热。已知大气压力B=101.3kPa,试问应将空气的温度加热到 多少度?空气的内能、焓和熵的变化为多少? 解:(1)定容过程 p1002 101.3 ? T 2 T 1 286 * 568.3K p
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