第1章和第2章重點思考題和習題解答

第和2章點考和題答第章基本念思題平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別？熱力學中為什么要引入平態(tài)的概念？答平狀態(tài)是在不受外界影響的條件下統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間而變化的狀態(tài)而穩(wěn)定狀態(tài)則是不論有無外界影響系的狀態(tài)參數(shù)不隨時間而變化的狀態(tài)可見平衡必穩(wěn)定而穩(wěn)定未必平衡力學中引入平衡態(tài)的概念為能對系統(tǒng)的宏觀性質用狀態(tài)參數(shù)來進行描述。準衡過程與可逆過程有何區(qū)別？答無散的準平衡過程才是可逆過程以可逆過程一定是準平衡過程而準平衡過程不一定是可逆過程。不逆過程是無法回復到初態(tài)的過程，這種說法是否正確？答正不可逆過程是指不用任何曲折復雜的方法都不能在外界不遺留任何變化的情況下使系統(tǒng)回復到初態(tài)，并不是不能回復到初態(tài)。習題某器被一剛性分為兩部分在容器不同部位裝有3塊力表如－9所示壓力表上讀數(shù)為1.75，表A的數(shù)為bar，如果大氣壓力計讀數(shù)為0.97，試確定表的數(shù)及兩部分容器內氣體的絕對壓力。解：

pp0.971.101bp2.070.32bar2b

<0.97barCb2如1所示一圓筒形容器，其直徑為，表A的數(shù)為kPa，表B的讀數(shù)為170kPa大壓力為mmHg試⑴真空室及12兩的絕對壓力⑵表C的數(shù)；⑶圓筒面所受的作用力。解：

p

＝pp真空室

1001000mmHg0汞柱p1

真空

0kPaappkPa21bppc

真空

1901901

33pdV13330.333pdV13330.33Fp

真空室

1)A100133.34

2119.0N一力系發(fā)生狀變化，壓力隨體積的變化關系為

pV

常數(shù)，若熱力系初態(tài)為kPa0.3

，問當系統(tǒng)體積膨脹至

時對外作功為多少？解：改過程系統(tǒng)對外作的功為W

0.50.3

p1.3V

p1.3110.3

(V2

1

)（積分公式：

x

）某缸中氣體由

膨脹至0.3，氣體的壓力及容積按MPa和m

計算，則膨脹過程中氣體的壓力和體積的函數(shù)關系為解：氣體所作的膨脹功為：

p0.24V0.04

，試求，氣體所作的膨脹功。V0.04)VJ0.11-10利儲氣罐中的壓縮空氣度變的情況下給氣球充氣時氣球內沒有氣體，故可認為其初始體積為零；充滿氣體后氣球的體積為2，若大氣壓力為0.09，充氣過程中氣體所作的功。解：由于假設氣球的初始體積為零，則氣球在充氣過程中，內外壓力始終保持相等，恒等于大氣壓力0.09MPa所以氣體對外所作的功為：

6

10

5

J2

第章熱力第定思題下說法是否正確？⑴氣體脹時一定對外作功。錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，對外不作功。⑵氣體壓縮時一定消耗外功對，因為根據(jù)熱力學第二定律體不可能自壓縮的要想壓縮體積，必須借助于外功。⑶氣體脹時必須對其加熱。錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，不用對其加熱?！昂螞]有體積變化的過程就一定不對外作功”的說法是否正確？答不正確因為外功的含義很比如電磁功面張力功等等如只考慮體積功的話，那幺沒有體積變化的過程就一定不對外作功。說下列各式的應用條件：⑴

q閉口系的一切過程⑵

⑶⑷

閉口系統(tǒng)的準靜態(tài)過程qpv)1開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動過程，并且軸功為零q()開口系統(tǒng)的穩(wěn)定定壓流動過程，并且軸功為零；或者閉口系統(tǒng)的定壓過程。習題某機每完成一循環(huán)，工質由高溫熱源吸熱2000kJ，低溫熱源放熱kJ在壓縮過程中工質得到外功650，求在膨脹過程中工質作功多少？解：

W膨

QQ1200kJ吸壓某間夏日使用電風扇功率為kW若室外高溫空氣向室內傳遞的熱量忽略不計，求每小時室內空氣的熱力學能變化多少？解：

UQ237.2J/3

如圖所。某閉口系統(tǒng)，工質沿a由態(tài)a變到狀態(tài)b時吸熱100kJ對外作功40當工質沿a-d-b過變到狀態(tài)時對外作功20，a-d-b過中工質與外界交換的熱量。當工質沿曲線從b返初態(tài)時對統(tǒng)作功30kJ，求此過程中工質與外界換的熱量；如Uad

kJ求程與d-b外界交換的熱量。解：狀態(tài)和狀態(tài)a間的內能之差為：

圖習2-4附

ab

UQ60kJba所以，過中工質外界交換的熱量為：Q

a

UkJab工質沿曲線從b返初a，工質與外界交換的熱量為：Qb

Uaab根據(jù)題中給定的點能，可知b點內能值為60kJ，所以:

db

U6020kJbd由于過為定容過程，系統(tǒng)不對外作功，所以過與外界交換的熱量為：Q

d

Ud

db

20kJ所以過系統(tǒng)對外作的功也就是a-d過系統(tǒng)對作的功，故a-d過系統(tǒng)與外界交換的熱量為：Q

a

ad

a

ad

a

2060kJ定工質，經歷由下表所列四個過程組成的循環(huán)，請?zhí)畛湎卤碇锌杖钡臄?shù)據(jù)過程

Q-1000

kJ-395-1000空在某壓氣機被壓縮，壓縮前空氣的參數(shù)為4

p.MPa,v=/kg。壓2

333333縮后為

8MPa,2

/kg，在縮過程中每空氣的熱力學能增加為，同時向外界放熱50；壓氣機每分鐘生產壓縮空氣10kg，試求：（1壓縮過程中對每kg空氣所作的壓縮功；（2生產每kg壓空氣所需的軸功；（3帶動此壓氣機所需功率至少為多少kW解：壓縮過程中每千克空氣所作的壓縮功為：q146.5kJ/忽略氣體進出口宏觀動能和勢能的變化，則有軸功等于技術功，所以生產每kg壓空氣所需的軸功為：wqh0.1750.1s所以帶動此壓氣機所需的功率至少為：42kW60

3

kJ/kg2-12某穩(wěn)定流動系統(tǒng)，已知進口體參數(shù)為

MPa,

，2100kJ/kg,300

m/s；出口數(shù)為

0.13MPa,

，u1500

，

c

氣體的質量流量

流系統(tǒng)時向外傳出的熱量為假定氣體流過系統(tǒng)時重力位能的變化忽略不計，求氣體流過系統(tǒng)對外輸出的功率。解由過程是穩(wěn)定流動過程氣體流過系統(tǒng)時重力位能的變化忽略不計以統(tǒng)的能量平衡式為1Q2

2f

S其中，氣體在進口處的比焓為：pv21000.6262329400J/kg1氣體在出口處的