1、第一章 基本概念1-1 解：6455(1)13.6 10755 133.3pa13.7Mpa13.7 10 kpa(2)2.5 10755 133.3pa1.5bar(3)755700mmHg55mmHg7.33kpa(4)755 133.3pa0.5 100.5barebebbvvbpppppppppppp1-8 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(guò)程空氣所作功。20.434310.3500( / 2)3.43kJWpdVxdx解：設(shè)氣球直徑為x，則150500/0.3kPapkxkkP

2、a mm第一章 基本概念1-9 17.6kJ第二章2-4 求過(guò)程求過(guò)程a-d-b中中工質(zhì)與外界交換的熱量。工質(zhì)與外界交換的熱量。 pvabcd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(guò)程中工質(zhì)與外界交換的熱量；如果0kJ,40kJadUU求過(guò)程a-d、d-b與外界交換的熱量。解（1）由題設(shè)過(guò)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)能是狀態(tài)量與過(guò)程無(wú)關(guān)， 熱量是過(guò)程量與過(guò)程有關(guān)分析分析100kJ40kJ60kJabUQW過(guò)程a-d-b 交換的熱量60kJ20kJ80kJa d baba d bQUW （2）ba過(guò)程，6

3、0kJ30kJ90kJbabaQUW ba（3）過(guò)程a-d、過(guò)程d-b40kJ20kJ60kJ20kJ0kJ20kJada da ddbd bd bUWQUWQ2-5 解2-7解（1）確定空氣的初始狀態(tài)參數(shù)41115195 9.8771 133.3pa+100 10102.8 191.1kPa=293.9kPa2.94 10 Pabebm gppppA（2）確定空氣的終了狀態(tài)參數(shù)2225102.893.1kPa=1.96 10 Pabebm gppppA3311 10 mVAl 12300KTT33312122.94101.5 10 m1.96pVVpl0.05m=5cmVlA （4）對(duì)外做功

4、對(duì)外做功5321.96 100.5 1098JoutWpVpV換熱量換熱量98JQUWW 活塞上升的距離為5cm，過(guò)程中吸熱為98J（3）上升距離上升距離過(guò)程為非準(zhǔn)平衡過(guò)程，不用積分公式3110.1MPa,0.9m /kgpv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 3220.8MPa,0.2m /kgpv假定在壓縮過(guò)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(guò)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)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(guò)程進(jìn)、排氣閥

5、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。 quw 50 146196(kJ/kg)w qu 由閉口系能量方程 得(2)壓縮空氣的生產(chǎn)過(guò)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(guò)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)。 tqhw能量方程為 22113()1 9 6( 0 .80 .20 .10 .9 )1 02 6 6 ( k J / k g )twqhwpvp v 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 266(kJ/kg)stww（3）功率 10 2662660(kW)msP

6、qw2-11(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(guò)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 圖圖2 2 燃?xì)廨啓C(jī)裝置燃?xì)廨啓C(jī)裝置617()QHHHP71761 177()()mmmmmq qqqhq hq hP即 (2)由能量平衡式帶入數(shù)據(jù)可得71761 177()()700kg/h41800kJ/kg(50t/h 1000kg/t700kg/h) 418kJ/kg+(50t/h 1000kg/t 12kJ/kg+700kg/h42kJ/kg) (1h/3600s)=2416kWmmmmmPq qqqhq hq h 3-2 3-3 3-17 3-233-2解 （1）筒內(nèi)溫度

7、2211366KPTTP（2） 因加熱而失掉的空氣5117 100.0270.225kg287 293gpVmR T5328.4 100.0270.216kg287 366gp VmR T 0.009kgm0.31moln 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QUW 0U得0ABUUU 2121()()A VAB VBm c TTm c TT2303TKt2=30(3) 平衡時(shí)的壓力（MPa)222()0.185MPaABgmmR TpV3-17解250 0.140.0565075cowH2OO220.020.16

8、30.761Nwww250 0.140.159kmol44COn20.0375kmolOn23.396kmolNn4.3315kmoltotaln20.139kmolH On12528.86kg/kmol4.3315mMn0.288kJ/(kmol.K)gRRM3-23 解每千克氣體熱力學(xué)能和熵的變化1 . 3 5 ,2 6 0 . 2 8 J / ( k gK )17 4 3 . 6 6 J / ( k gK )11 0 0 3 . 9 J / ( k gK )1gVgpgRcRcR21()130.14kJ/kgVuc TT 2211lnln4734.81003.9ln260.28ln298

9、1.05102.3J/(kg K)pgTpscRTp 3-5 3-7 3-14 4-1 4-4 4-6 4-10 4-113-5 解(1) 求空氣的終溫依題意：氫氣經(jīng)歷的過(guò)程為可逆絕熱過(guò)程，空氣經(jīng)歷的是 多變過(guò)程。10.4121.412H21 H21|288 2352.4KkkpTTp11311.412H21H22|61mkpVVp32|0.20.0610.139mAirV222111|28821.39800.6AirAirp VTTKp V（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21 11 1112|49kJ|43.64kJ1(1)|5.

10、35kJAirHgAirVAirgHQUUURpVpVUmcTTTR TkT kU 3-7 解（1）定溫過(guò)程12ln6 287 303ln3 573.2kJgpW mRTp 21TTQW2）定熵過(guò)程0Q 10.4211.42131303221.4KkkpTTp2876(303221.4)351.3kJ1.4 1VWUmcT 3） n=1.2的多變過(guò)程12211252.3nnTpKTp121()436.51gWmR TTkJn21121()()1218.2VgQmcTTmR TTnkJ3-11解 假定燃?xì)饩哂锌諝獾男再|(zhì), 則查附表2得到130040000|1.117 kJ/(kg K)|1.02

11、8 kJ/(kg K)CCpCpCcc13004001.0284001.1171300|9001.157 kJ/(kg K)CpCc2211lnlnpgTpscRTp 6730.41.157 1000 ln0.287 ln15738982.3 859.8122.5 J/(kg K)s 可逆過(guò)程,熵的減少意味著放熱3-14 1kmol的理想氣體，從初態(tài)10.5MPap 10.5MPap 1340TK絕熱膨脹到原來(lái)體積的2倍。已知?dú)怏w的、 p,m33.44J/(mol.K)cV,m25.12J/(mol.K)c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(guò)程表示在p-v與T-s圖上

12、：（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(guò)程特征可知，0S constkpv p,mV,m33.44=1.3325.12ckc110.3311211221340270.5K2vVTTTvV1km ol128.314()(340270.5)1751kJ11.331RWTTk（2） 氣體向真空自由膨脹。因?yàn)槭亲杂膳蛎洠瑢?duì)外作功為0，0W 又因?yàn)槭墙^熱膨脹，氣體與外界交換熱量為0，0Q ，由熱力學(xué)第一定律QUW 0U 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， 21340KTT21kmol1ln8.314ln25.

13、76kJ/KVSRV注意注意：自由膨脹過(guò)程為典型的不可逆過(guò)程，并非等溫過(guò)程、更非等壓過(guò)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2C1300110.444540TT 14500.451000tcWQ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2net4QWnet0.25WkJ21QkJnett110.30.25/0.30833WQkJQ4-6 解 (1) 過(guò)程無(wú)摩擦，又無(wú)溫差， 可視作可逆定溫過(guò)程2211|lnln8.314ln1019.14/mgaspmmTpscRkJKTp |19.14/mrskJK|25.5 19.146.38/mgasmrSSSkJK 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|25.5/gasmmrrrTsQskJKTTQW3）過(guò)程既有摩擦，又有溫差，不可逆性更大， 理想氣體的熵變不變，變