合工大热工基础习题讲解-工程热力学部分.pptVIP

第三章作业 3-2 3-3 3-17 3-23 作业 3-5 3-7 3-14 4-1 4-4 4-6 4-10 4-11 4-1 可用三种方法做，都可以得到 设计不合理 方法1 卡诺定律 结论不合理 另外可以用 克劳修斯不等式 或熵增原理求解 4-4 解 * * 第一章 基本概念 1-1 解： 1-8 一气球直径为0.3m，球内充满压力为150kpa 的空气。由于加热，气球直径可逆地增大到 0.4m.已知空气压力正比于气球直径而变化， 求该过程空气所作功。 解：设气球直径为x，则 第一章 基本概念 1-9 17.6kJ 第二章 2-4 求过程a-d-b中 工质与外界交换的热量。 p v a b c d 当工质沿曲线从b返回a时，外界对系统做功30kJ，求此过程中工质与外界交换的热量；如果 求过程a-d、d-b与外界交换的热量。 解（1）由题设过程a-c-b的吸热和作功可以求得ab状态 热力学能的差值 本题涉及的知识点就是热一律的闭口形式 以及热力学能是状态量与过程无关， 热量是过程量与过程有关 分析 过程a-d-b 交换的热量 （2）b～a过程， （3）过程a-d、过程d-b 2-5 解 +5 -5 0 4-1 -1000 0 -1000 3-4 -395 395 0 2-3 1390 0 1390 1-2 ΔU/kJ W/kJ Q/kJ 过程 2-7 解（1）确定空气的初始状态参数 （2）确定空气的终了状态参数 （4）对外做功 换热量 活塞上升的距离为5cm，过程中吸热为98J （3）上升距离 过程为非准平衡过程，不用积分公式 例题：空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数为 压缩后的参数是 假定在压缩过程中，每千克空气的热力学能增加146kJ，同时向外放出热量50kJ，压气机每秒钟生产压缩空气10kg。试求： (1)压缩过程中对每千克空气所做的功； (2)每生产1千克的压缩气体所需的功； (3)带动此压气机至少要多大功率的电动机? 解 (1)压缩过程进、排气阀们关闭。取气缸中气体为系统，如图（a）所示，热力系为闭口系。 由闭口系能量方程 得 (2)压缩空气的生产过程可视为气体连续进入气缸、受压缩后又连续排出的稳定流动过程。因此以气体进出口、气缸内壁及活塞左端面所围空间为热力系，如图(b)所示，可认为是开口系的稳定流动系统。 能量方程为 进出口动能差，势能差可忽略不计，则 压缩机所需输入的轴功 （3）功率 2-11 (1)将整个燃气轮机组取为开口系，工质经稳定流动过程， 当忽略动、位能的变化时，整个系统能量平衡式为 图2 燃气轮机装置 即 (2)由能量平衡式带入数据可得 3-2 解 （1）筒内温度 （2） 因加热而失掉的空气 注意 温度单位 3-3 解 （1）求平衡时的温度（℃） 取整个汽缸为系统。因为绝热Q=0； 因为刚性容器 W=0 由热力学第一定律 得 t2=30℃ (3) 平衡时的压力（MPa) 3-17解 3-23 解每千克气体热力学能和熵的变化 3-5 解(1) 求空气的终温 依题意：氢气经历的过程为可逆绝热过程，空气经历的是 多变过程。 （2） 求外界加入的热量 把空气和氢气一起作为一个封闭系统，该系统不对外界做功 3-7 解（1）定温过程 2）定熵过程 3） n=1.2的多变过程 3-11解 假定燃气具有空气的性质, 则查附表2得到 可逆过程,熵的减少意味着放热 3-14 1kmol的理想气体，从初态 绝热膨胀到 原来体积的2倍。 已知气体的、 试确定在下述情况下气体的终温、对外所做的功及熵的变化 量，并将过程表示在p-v与T-s图上： （1）可逆绝热膨胀 （2） 气体向真空自由膨胀。 解： 1）可逆绝热膨胀 根据可逆绝热膨胀的过程特征可知， （2） 气体向真空自由膨胀。 因为是自由膨胀，对外作功为0， 又因为是绝热膨胀，气体与外界交换热量为0， 由热力学第一定律 因为气体是理想气体，其热力学能仅仅与温度有关 ，热力学能变化为零，其温度变化为零， 注意： 自由膨胀过程为典型的不可逆过程， 并非等温过程、更非等压过程。 *