合工大熱工基礎(chǔ)習(xí)題講解 工程熱力學(xué)部分精品課件

1、第一章 基本概念,1-1 解：,1-8 一氣球直徑為0.3m，球內(nèi)充滿壓力為150kpa 的空氣。由于加熱，氣球直徑可逆地增大到 0.4m.已知空氣壓力正比于氣球直徑而變化， 求該過程空氣所作功。,解：設(shè)氣球直徑為x，則,第一章 基本概念,1-9 17.6kJ,第二章,2-4 求過程a-d-b中 工質(zhì)與外界交換的熱量。,p,v,a,b,c,d,當(dāng)工質(zhì)沿曲線從b返回a時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)做功30kJ，求此過程中工質(zhì)與外界交換的熱量；如果,求過程a-d、d-b與外界交換的熱量。,解（1）由題設(shè)過程a-c-b的吸熱和作功可以求得ab狀態(tài) 熱力學(xué)能的差值,本題涉及的知識(shí)點(diǎn)就是熱一律的閉口形式 以及熱力學(xué)能是

2、狀態(tài)量與過程無關(guān)， 熱量是過程量與過程有關(guān),分析,過程a-d-b 交換的熱量,（2）ba過程，,（3）過程a-d、過程d-b,2-5 解,2-7,解（1）確定空氣的初始狀態(tài)參數(shù),（2）確定空氣的終了狀態(tài)參數(shù),（4）對(duì)外做功,換熱量,活塞上升的距離為5cm，過程中吸熱為98J,（3）上升距離,過程為非準(zhǔn)平衡過程，不用積分公式,例題：空氣在某壓氣機(jī)中被壓縮。壓縮前空氣的參數(shù)為,壓縮后的參數(shù)是,假定在壓縮過程中，每千克空氣的熱力學(xué)能增加146kJ，同時(shí)向外放出熱量50kJ，壓氣機(jī)每秒鐘生產(chǎn)壓縮空氣10kg。試求： (1)壓縮過程中對(duì)每千克空氣所做的功； (2)每生產(chǎn)1千克的壓縮氣體所需的功； (3)

3、帶動(dòng)此壓氣機(jī)至少要多大功率的電動(dòng)機(jī)?,解 (1)壓縮過程進(jìn)、排氣閥們關(guān)閉。取氣缸中氣體為系統(tǒng)，如圖（a）所示，熱力系為閉口系。,由閉口系能量方程,得,(2)壓縮空氣的生產(chǎn)過程可視為氣體連續(xù)進(jìn)入氣缸、受壓縮后又連續(xù)排出的穩(wěn)定流動(dòng)過程。因此以氣體進(jìn)出口、氣缸內(nèi)壁及活塞左端面所圍空間為熱力系，如圖(b)所示，可認(rèn)為是開口系的穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)。,能量方程為,進(jìn)出口動(dòng)能差，勢(shì)能差可忽略不計(jì)，則 壓縮機(jī)所需輸入的軸功,（3）功率,2-11,(1)將整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組取為開口系，工質(zhì)經(jīng)穩(wěn)定流動(dòng)過程， 當(dāng)忽略動(dòng)、位能的變化時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)能量平衡式為,圖2 燃?xì)廨啓C(jī)裝置,即,(2)由能量平衡式帶入數(shù)據(jù)可得,第三章作業(yè),3

4、-2 3-3 3-17 3-23,3-2,解 （1）筒內(nèi)溫度,（2） 因加熱而失掉的空氣,注意 溫度單位,3-3,解 （1）求平衡時(shí)的溫度（）,取整個(gè)汽缸為系統(tǒng)。因?yàn)榻^熱Q=0； 因?yàn)閯傂匀萜?W=0,由熱力學(xué)第一定律,得,t2=30,(3) 平衡時(shí)的壓力（MPa),3-17解,3-23 解每千克氣體熱力學(xué)能和熵的變化,作業(yè),3-5 3-7 3-14 4-1 4-4 4-6 4-10 4-11,3-5 解(1) 求空氣的終溫,依題意：氫氣經(jīng)歷的過程為可逆絕熱過程，空氣經(jīng)歷的是 多變過程。,（2） 求外界加入的熱量,把空氣和氫氣一起作為一個(gè)封閉系統(tǒng)，該系統(tǒng)不對(duì)外界做功,3-7 解（1）定溫過程,

5、2）定熵過程,3） n=1.2的多變過程,3-11解 假定燃?xì)饩哂锌諝獾男再|(zhì), 則查附表2得到,可逆過程,熵的減少意味著放熱,3-14 1kmol的理想氣體，從初態(tài),絕熱膨脹到,原來體積的2倍。,已知?dú)怏w的、,試確定在下述情況下氣體的終溫、對(duì)外所做的功及熵的變化 量，并將過程表示在p-v與T-s圖上： （1）可逆絕熱膨脹 （2） 氣體向真空自由膨脹。,解：,1）可逆絕熱膨脹,根據(jù)可逆絕熱膨脹的過程特征可知，,（2） 氣體向真空自由膨脹。,因?yàn)槭亲杂膳蛎?，?duì)外作功為0，,又因?yàn)槭墙^熱膨脹，氣體與外界交換熱量為0，,由熱力學(xué)第一定律,因?yàn)闅怏w是理想氣體，其熱力學(xué)能僅僅與溫度有關(guān) ，熱力學(xué)能變化為零，其溫度變化為零，,自由膨脹過程為典型的不可逆過程， 并非等溫過程、更非等壓過程。,4-1 可用三種方法做，都可以得到 設(shè)計(jì)不合理,方法1 卡諾定律,結(jié)論不合理,另外可以用 克勞修斯不等式 或熵增原理求解,4-4 解,4-6 解 (1) 過程無摩擦，又無溫差， 可視作可逆定溫過程,當(dāng)把熱源和理想氣體合為一個(gè)孤立系統(tǒng)時(shí)，總熵變?yōu)?,（2）溫差傳熱，造成不可逆性，總熵變大于0. 理想氣體的熵變不變， 變化的是熱源的熵變,3）過程既