工程熱力學(xué)課后作業(yè)答案chapter4

1、p734-11kg空氣在可逆多變過(guò)程中吸熱40kJ，其容積增大為，壓力降低為，設(shè)比熱為定值，求過(guò)程中內(nèi)能的變化、膨脹功、軸功以及焓和熵的變化。解：熱力系是1kg空氣過(guò)程特征：多變過(guò)程0.9因?yàn)閮?nèi)能變化為717.51004.53587.58×103J膨脹功：32 ×103J軸功：28.8 ×103J焓變：1.4×811.2 ×103J熵變：0.82×10342 有1kg空氣、初始狀態(tài)為，進(jìn)行下列過(guò)程：（1）可逆絕熱膨脹到；（2）不可逆絕熱膨脹到，；（3）可逆等溫膨脹到；（4）可逆多變膨脹到，多變指數(shù)；試求上述各過(guò)程中的膨脹功及熵的變化，

2、并將各過(guò)程的相對(duì)位置畫(huà)在同一張圖和圖上解：熱力系1kg空氣（1） 膨脹功：111.9×103J熵變?yōu)?（2）88.3×103J116.8（3）195.4×1030.462×103（4）67.1×103J189.2K346.44-3具有1kmol空氣的閉口系統(tǒng)，其初始容積為1m3，終態(tài)容積為10 m3，當(dāng)初態(tài)和終態(tài)溫度均100時(shí)，試計(jì)算該閉口系統(tǒng)對(duì)外所作的功及熵的變化。該過(guò)程為：（1）可逆定溫膨脹；（2）向真空自由膨脹。解：（1）定溫膨脹功7140kJ19.14kJ/K(2)自由膨脹作功為019.14kJ/K44質(zhì)量為5kg的氧氣，在30溫度下定

3、溫壓縮，容積由3m3變成0.6m3，問(wèn)該過(guò)程中工質(zhì)吸收或放出多少熱量？輸入或輸出多少功量？?jī)?nèi)能、焓、熵變化各為多少？解：627.2kJ放熱627.2kJ因?yàn)槎兀瑑?nèi)能變化為0，所以?xún)?nèi)能、焓變化均為0熵變：2.1 kJ/K45為了試驗(yàn)容器的強(qiáng)度，必須使容器壁受到比大氣壓力高0.1MPa的壓力。為此把壓力等于大氣壓力。溫度為13的空氣充入受試驗(yàn)的容器內(nèi)，然后關(guān)閉進(jìn)氣閥并把空氣加熱。已知大氣壓力B101.3kPa，試問(wèn)應(yīng)將空氣的溫度加熱到多少度？空氣的內(nèi)能、焓和熵的變化為多少？解：（1）定容過(guò)程568.3K（2） 內(nèi)能變化：202.6kJ/kg283.6 kJ/kg0.49 kJ/(kg.K)4-6

4、6kg空氣由初態(tài)p10.3MPa，t1=30，經(jīng)過(guò)下列不同的過(guò)程膨脹到同一終壓p20.1MPa：（1）定溫過(guò)程；（2）定熵過(guò)程；（3）指數(shù)為n1.2的多變過(guò)程。試比較不同過(guò)程中空氣對(duì)外所作的功，所進(jìn)行的熱量交換和終態(tài)溫度。解：（1）定溫過(guò)程573.2 kJT2=T1=30（2）定熵過(guò)程351.4 kJQ0221.4K（3）多變過(guò)程252.3K436.5 kJ218.3 kJ47已知空氣的初態(tài)為p10.6MPa，v1=0.236m3/kg。經(jīng)過(guò)一個(gè)多變過(guò)程后終態(tài)變化為p20.12MPa，v2=0.815m3/kg。試求該過(guò)程的多變指數(shù)，以及每千克氣體所作的功、所吸收的熱量以及內(nèi)能、焓和熵的變化。

5、解：（1）求多變指數(shù)1.301千克氣體所作的功146kJ/kg吸收的熱量=36.5 kJ/kg內(nèi)能：146-36.5109.5 kJ/kg焓： 153.3 kJ/kg熵：90J/(kg.k)4-81kg理想氣體由初態(tài)按可逆多變過(guò)程從400降到100，壓力降為，已知該過(guò)程的膨脹功為200kJ，吸熱量為40 kJ，設(shè)比熱為定值，求該氣體的和解：kJ533J/(kg.k)=200 kJ解得：n1.49R=327 J/(kg.k)代入解得：533+327=860 J/(kg.k)4-9將空氣從初態(tài)1，t1=20,定熵壓縮到它開(kāi)始時(shí)容積的1/3，然后定溫膨脹，經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程，空氣的容積和開(kāi)始時(shí)的容積相等。

6、求1kg空氣所作的功。解：-116 kJ/kg454.7K143.4 kJ/kgw=w1+w2=27.4 kJ/kg4-101kg氮?dú)鈴某鯌B(tài)1定壓膨脹到終態(tài)2，然后定熵膨脹到終態(tài)3。設(shè)已知以下各參數(shù)：t1=500，v2=0.25m3/kg ，p30.1MPa，v3=1.73m3/kg。求（1）1、2、3三點(diǎn)的溫度、比容和壓力的值。（2）在定壓膨脹和定熵膨脹過(guò)程中內(nèi)能的變化和所作的功。解：(1)1.5 MPa1263Kp1=p2=1.5 MPav1=0.15 m3/kg=583 K(2) 定壓膨脹364 kJ/kg145.4 kJ/kg定熵膨脹505 kJ/kg-505 kJ/kg或者：其q=0

7、,= -505 kJ/kg4-111標(biāo)準(zhǔn)m3的空氣從初態(tài)1 p10.6MPa，t1=300定熵膨脹到狀態(tài)2，且v2=3v1。空氣由狀態(tài)2繼續(xù)被定溫壓縮，直到比容的值和開(kāi)始時(shí)相等，v3=v1，求1、2、3點(diǎn)的參數(shù)（P,T,V）和氣體所作的總功。解：0.274 m3/kg 0.129 MPa369KV2=3V1=0.822 m3T3=T2=369KV3=V1=0.274 m30.387 MPa412 壓氣機(jī)抽吸大氣中的空氣，并將其定溫壓縮至p25MPa。如壓縮150標(biāo)準(zhǔn)m3空氣，試求用水冷卻壓氣機(jī)氣缸所必須帶走的熱量。設(shè)大氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。解：-59260kJ4-13活塞式壓氣機(jī)吸入溫度t1=20和

8、壓力p10.1MPa的空氣，壓縮到p20.8MPa，壓氣機(jī)每小時(shí)吸氣量為600標(biāo)準(zhǔn)m3。如壓縮按定溫過(guò)程進(jìn)行，問(wèn)壓氣機(jī)所需的理論功率為多少千瓦？若壓縮按定熵過(guò)程進(jìn)行，則所需的理論功率又為多少千瓦？解：定溫：0.215kg/s37.8KW定熵51.3 KW414某工廠生產(chǎn)上需要每小時(shí)供應(yīng)壓力為0.6MPa的壓縮空氣600kg；設(shè)空氣所初始溫度為20，壓力為0.1MPa。求壓氣機(jī)需要的最小理論功率和最大理論功率。若按n1.22的多變過(guò)程壓縮，需要的理論功率為多少？解：最小功率是定溫過(guò)程m=600/3600=1/6 kg/s25.1 KW最大功率是定熵過(guò)程32.8 KW多變過(guò)程的功率29.6 KW4

9、15實(shí)驗(yàn)室需要壓力為6MPa的壓縮空氣，應(yīng)采用一級(jí)壓縮還是二級(jí)壓縮？若采用二級(jí)壓縮，最佳中間壓力應(yīng)等于多少？設(shè)大氣壓力為0.1，大氣溫度為20，壓縮過(guò)程多變指數(shù)n=1.25，采用中間冷卻器能將壓縮氣體冷卻到初溫。試計(jì)算壓縮終了空氣的溫度。解：壓縮比為60，故應(yīng)采用二級(jí)壓縮。 中間壓力： 0.775MPa =441K 4-16有一離心式壓氣機(jī)，每分鐘吸入p10.1MPa，t1=16的空氣400 m3，排出時(shí)p20.5MPa，t2=75。設(shè)過(guò)程可逆，試求： (1)此壓氣機(jī)所需功率為多少千瓦？ (2)該壓氣機(jī)每分鐘放出的熱量為多少千焦？ 解：（1） =8.04kg/s =1.131183KW （2） =-712.3kJ/s 417三臺(tái)空氣壓