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第二章 热力学第二定律 第二章 热力学第一定律 2-1 一汽车在 1h 内消耗汽油34.1L，已知汽油的发热量为44 000kJ/kg，汽油密度为 3 750kg/m 。测得该车通过车轮输出的功率为64kW，试求汽车通过排气、水箱散热等各种途 径所放出的热量。 提示和答案：汽车输出功率等于净换热率，Q Q W 3600 894 900kJ/h 。 out 2−2 质量为1275 kg 的汽车在以60 000 m /h 的速度行驶时被踩刹车止动，速度降至20 000 m/h ，假定刹车过程中0.5kg 的刹车带和4kg 钢刹车鼓均匀加热，但与外界没有传热， 已知刹车带和钢刹车鼓的比热容分别是1.1kJ/(kg K) 和0.46 kJ/(kg K) ，求刹车带和刹车鼓 的温升。 提示和答案：没有传热，也没有作功，速度降低，动能转化为刹车带和刹车鼓的热力学 2 2 m (c c ) 能， car 2 1 (m c m c )(t t ) 0 ，(t t ) 65.9 C 。 s V ,s b V ,b 2 1 2 1 2 2−3 1 kg 氧气置于图2-1 所示气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。初始 时氧气压力为0.5MPa ，温度为27 ℃。若气缸长度为2 l ，活塞质量为10kg，试计算拔除销 钉后，活塞可能达到的最大速度。 提示和答案： 气体可逆膨胀对外界作功最大，与排斥大气功的差转化为活塞动能，达 到最大速度，c 87.7m/s 。 2 2−4 气体在某一过程中吸收了 50J 的热量，同时热力学能增加了 84J，问此过程是膨 胀过程还是压缩过程？对外作功是多少J ？ 提示和答案： 取气体为闭口系，据能量方程式W Q U 34J ，是压缩过程。 6 2−5 在冬季，某加工车间每小时经过墙壁和玻璃等处损失热量 3×10 kJ ，车间中各种 机床的总功率是375kW，且全部动力最终变成了热能。另外，室内经常点着50 盏100W 的 电灯。为使该车间温度保持不变，问每小时需另外加入多少热量？ 提示和答案： 车间内产生的热量等散失的热量， 即保持温度不变 ， Q Q Q Q 1632000kJ 。 补 loss m E 2−6 夏日为避免阳光直射，密闭门窗，用电风扇取凉，电风扇功率为60W 。假定房间 内初温为28 ℃，压力为0.1MPa ；太阳照射传入的热量为0.1kW ，通过墙壁向外散热1800 kJ/h。 2 若室内有 3 人，每人每小时向环境散发的热量为418.7kJ ，试求面积为 15m ，高度为3.0m 5 第二章 热力学第二定律 的室内每小时温度的升高值。已知空气的热力学能与温度的关系为u 0.72 T kJ/kg 。   K