工程熱力學(xué)第1-5章習(xí)題課

如圖，已知大氣壓pb=101325Pa，U型管內(nèi)汞柱高度差H=300mm，氣體表B讀數(shù)為0.2543MPa，求：A室壓力pA及氣壓表A的讀數(shù)peA1、解：強(qiáng)調(diào)：pb是測(cè)壓儀表所在環(huán)境壓力2、如圖，氣缸內(nèi)充以空氣，活塞及負(fù)載195kg，缸壁充分導(dǎo)熱，取走100kg負(fù)載，待平衡后，求：（1）活塞上升的高度（2）氣體在過程中作的功，已知解：取缸內(nèi)氣體為熱力系—閉口系。首先計(jì)算狀態(tài)1及2的參數(shù)：分析：突然取走100kg負(fù)載，氣體失去平衡，振蕩后最終建立新的平衡。雖不計(jì)摩擦，但由于非準(zhǔn)靜態(tài)，故過程不可逆，但仍可應(yīng)用第一定律解析式。過程中質(zhì)量m不變據(jù)由于m2=m1

？不可逆外力注意：活塞及其上重物位能增加向上移動(dòng)了5cm，因此體系對(duì)外力作功且T2=T13、如圖，已知活塞與氣缸無摩擦，初始時(shí)p1=pb，t1=27℃

緩緩加熱，使若m=0.1kg，缸徑=0.4m，空氣求：過程加熱量Q解：據(jù)題意可以求出；W彈W斥4、充氣問題解：取A為CV.——容器剛性絕熱忽略動(dòng)能差及位能差，則若容器A為剛性絕熱初態(tài)為真空，打開閥門充氣，使壓力p2=4MPa時(shí)截止。若空氣u=0.72T求容器A內(nèi)達(dá)平衡后溫度T2及充入氣體量m。非穩(wěn)定開口系由或流入：hinδmin

流出：0

內(nèi)增：uδm解：分別對(duì)啟動(dòng)前后氣瓶中的空氣應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程，有5：已知：?jiǎn)?dòng)柴油機(jī)時(shí)用空氣瓶，開始時(shí)，瓶?jī)?nèi)裝有的壓縮空氣；啟動(dòng)耗氣后，瓶中空氣的參數(shù)變?yōu)閱枺河萌サ目諝赓|(zhì)量是多少？=0.3m3由于因此，有即代入已知數(shù)據(jù)，得因此，用去的空氣質(zhì)量為6、1kg空氣從0.1MPa，100℃變化到0.5MPa，1000℃求：1）2）解：空氣、壓力不太高，作理想氣體處理a)取定值比熱容b)取平均比熱直線查表c)取平均比熱表查表定比熱:Δu=646.2kJkg;Δh=904.5kJ/kg平均比熱直線:Δu=729.9kJkg;Δh=988.1kJ/kg平均比熱表:Δu=732.1kJ/kg;Δh=990.4kJkg注:定比熱誤差較大7、某種理想氣體作自由膨脹，求：Δs12。解：1）因容器剛性絕熱，氣體作自由膨脹即T1=T20又因?yàn)槭情]口系，m不變，而V2=2V10上述兩種結(jié)論哪一個(gè)對(duì)？為什么？?結(jié)論：

1）必須可逆2）熵是狀態(tài)參數(shù)，故用可逆方法推出的公式也可用于不可逆過程。3）不可逆絕熱過程的熵變大于零。8、0.5kmol某種單原子理想氣體，由25℃，2m3可逆絕熱膨脹到1atm，然后在此狀態(tài)的溫度下定溫可逆壓縮回到2m3。1）畫出各過程的p-v圖及T-s圖；2）計(jì)算整個(gè)過程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。2）先求各狀態(tài)參數(shù)解：1）等溫過程：熱量=膨脹功=技術(shù)功放熱9、封閉氣缸中氣體初態(tài)p1=8MPa，t1=1300℃，經(jīng)過可逆多變膨脹過程變化到終態(tài)p2=0.4MPa，t2=400℃。已知該氣體的氣體常數(shù)Rg=0.287kJ/(kg·K)，試判斷氣體在該過程中各是放熱還是吸熱的？[比熱容為常數(shù)，cV=0.716kJ/(kg·K)]解：1到2是可逆多變過程，對(duì)初，終態(tài)用理想氣體狀態(tài)方程式有所以多變指數(shù)多變過程膨脹功和熱量故是吸熱過程10、某理想氣體經(jīng)歷4個(gè)過程，如T-s圖1）將各過程畫在p-v圖上；2）指出過程加熱或放熱，膨脹或壓縮。解：1-31-21-41-511、如圖，某種理想氣體有兩任意過程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆絕熱線上，試問：Δuab和Δuac哪個(gè)大？解：考慮過程b

c12、利用孤立系統(tǒng)熵增原理證明下述循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是不可能制成的:它從167℃的熱源吸熱1000kJ向7℃的冷源放熱568kJ，輸出循環(huán)凈功432kJ。證明：取熱機(jī)、熱源、冷源組成閉口絕熱系所以該熱機(jī)是不可能制成的13、某項(xiàng)專利申請(qǐng)書上提出一種熱機(jī)，它從167℃的熱源接受熱量，向7℃冷源排熱，熱機(jī)每接受1000kJ熱量，能發(fā)出0.12kW·h的電力。請(qǐng)判定專利局是否應(yīng)受理其申請(qǐng)，為什么？解：從申請(qǐng)是否違反自然界普遍規(guī)律著手故不違反第一定律根據(jù)卡諾定理，在同溫限的兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g工作的熱機(jī)，以可逆機(jī)效率最高違反卡諾定理，所以不可能14、氣缸內(nèi)儲(chǔ)有1kg空氣，分別經(jīng)可逆等溫及不可逆等溫，由初態(tài)p1=0.1MPa，t1=27℃壓縮到p2=0.2MPa，若不可逆等溫壓縮過程中耗功為可逆壓縮的120%，確定兩種過程中空氣的熵增及過程的熵流及熵產(chǎn)。（空氣取定比熱，t0=27℃

）解：可逆等溫壓縮不可逆等溫壓縮：由于初終態(tài)與可逆等溫壓縮相同15、某循環(huán)在700K的熱源及400K的冷源之間工作，如圖，試判別循環(huán)是熱機(jī)循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不可逆?解：不可能設(shè)為制冷循環(huán)：符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循環(huán)方法1：設(shè)為熱機(jī)循環(huán)方法2：設(shè)為熱機(jī)循環(huán)設(shè)為制冷循環(huán)注意：

1）任何循環(huán)（可逆，不可逆；正向，反向）第一定律都適用。故判斷