第二章 习题讨论课.ppt

第二章 热力学第一定律讨论课 Discussion 思考题 工质膨胀是否一定对外作功？ 自由膨胀 定容过程是否一定不作功？ 开口系，技术功 定温过程是否一定不传热？ 相变过程（冰融化，水汽化） 水轮机 气体边膨胀边放热是可能的？ 对工质加热，其温度反而降低， 这种情况不可能？ 思考题 思考题 1、一个活塞装置中工质经历了2个可逆过程。从状态1变化到状态2，气体吸热500KJ，活塞对外做功800KJ。从状态2变化到状态3是一个定压的压缩过程，压力为P＝400Kpa，气体向外散热450KJ。并且已知U1＝2000KJ，U3＝3500KJ，试计算状态2变化到状态3过程中工质体积的变化。 2－3是一个定压过程，因此其膨胀功可以表示为 对于过程1－2，有 对于过程2－3，有 2、绝热容器A和B，装有同种理想气体。已知A容器中的气体状态为TA，PA和VA，B容器中的气体状态为TB，PB和VB，比热容Cv可以看成常量，比热力学能与温度满足u＝Cv×T。若管路和阀门均绝热，求打开阀门，连通A和B两个容器，待压力相等后，A、B容器内气体的最终温度和压力。 将A和B容器内的气体共同视为一个系统，显然该系统为闭口系统。 又工质经历了一个绝热过程，并且没有对外做功 因此系统内能没有变化 3、空气在某个压气机中被压缩，压缩前空气的状态参数是p1=0.1Mpa，v1=0.845m3/kg，压缩后的状态参数是p2=0.8Mpa，v2=0.175m3/kg。假设在压缩过程中，1kg空气的热力学能增加146kJ,同时向外界释放热量50kJ,压气机每分钟生成的压缩空气10kg。求： （1）压缩过程中对每公斤气体所做的功； （2）每生产1kg的压缩空气所需的功； （3）带动此压气机至少需要多大功率的电动机？ （1）压缩过程中进气阀和出气阀均关闭，取气缸中气体为系统，利用闭口系统能量方程。 w=q-Δu=-50-146=-196kJ/kg （2）生成压缩过程中，进气阀和出气阀需要不断开启，取气缸内空间为系统，利用开口系统能量方程。 wt=q-Δh=q-Δu-Δpv=-196-0.8×103kpa×0.175m3/kg -0.1×103kpa×0.845m3/kg =-251.5kJ/kg （3）电机的功率。 P=mflux×wt=10kg/60s× 251.5kJ/kg=41.9kW 蒸汽轮机/燃气轮机做功问题 书本上的例题 2-2 充气问题 书本例题 2-3 储气罐原有气体m0,u0 输气管状态不变，h 经?时间充气，关阀 储气罐中气体m 求：储气罐中气体内能u’ 忽略动、位能变化，且管路、储气罐、阀门均绝热 m0,u0 h 四种可取系统 1）取储气罐为系统 开口系 2）取最终罐中气体为系统 闭口系 3）取将进入储气罐的气体为系统 m0,u0 h 闭口系 4）取储气罐原有气体为系统 闭口系 1)取储气罐为系统(开口系) 忽略动位能变化 h 绝热 无作功部件 无离开气体 1)取储气罐为系统(开口系) 经?时间充气，积分概念 h h是常数 2）取最终罐中气体为系统(闭口系) h m0 m-m0 绝热 m-m0 3）取将进入储气罐的气体为系统(闭口系) m0 h m-m0 m0与m-m0有温差传热Q1 m-m0对m0作功W1 ? ? m-m0 4）取储气罐原有气体为系统(闭口系) m0 h m-m0 m0与m-m0有温差传热Q1’ m0得m-m0作功W1’ ? ? 4）取储气罐原有气体为系统(闭口系) m0 h m-m0 利用热一律的文字表达式 进 － 出 ＝ 内能变化 h 内能变化： 取储气罐为系统(开口系) 进： 出： m0,u0 若m0＝0， m0,u0 h 充气终温的计算 充气终温的计算 假设气体满足 储气罐中气体终温？？ m0=0 h 两种算法 t =15℃ ℃ K ? * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *