第一章

思考題

1.平衡狀態與穩定狀態有何區別？熱力學中為什幺要引入平衡態的概念？

答：平衡狀態是在不受外界影響的條件下，系統的狀態參數不隨時間而變化的狀態?而穩定

狀態則是不論有無外界影響，系統的狀態參數不隨時間而變化的狀態。可見平衡必穩定，而穩

定未必平衡。熱力學中引入平衡態的概念，是為了能對系統的宏觀性質用狀態參數來進行

描述。

2.表壓力或真空度能否作為狀態參數進行熱力計算？若工質的壓力不變，問測量其壓力的

壓力表或真空計的讀數是否可能變化？

答：不能，因為表壓力或真空度只是一個相對壓力。若工質的壓力不變，測量其壓力的壓力

表或真空計的讀數可能變化，因為測量所處的環境壓力可能發生變化。

3.當真空表指示數值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈大還是愈小？

答：真空表指示數值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈小。

4.準平衡過程與可逆過程有何區別？

答：無耗散的準平衡過程才是可逆過程，所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。

5.不可逆過程是無法回復到初態的過程，這種說法是否正確？

答：不正確。不可逆過程是指不論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

況下使系統回復到初態，并不是不能回復到初態。

6.沒有盛滿水的熱水瓶，其瓶塞有時被自動頂開，有時被自動吸緊，這是什幺原因？

答：水溫較高時，水對熱水瓶中的空氣進行加熱，空氣壓力升高，大于環境壓力，瓶塞被自

動頂開。而水溫較低時，熱水瓶中的空氣受冷，壓力降低，小于環境壓力，瓶塞被自動吸緊。

7.用U形管壓力表測定工質的壓力時，壓力表液柱直徑的大小對讀數有無影響？

答；嚴格說來，是有影響的，因為U型管越粗，就有越多的被測工質進入U型管中，這部

分工質越多，它對讀數的準確性影響越大。

習題

1-1解:

1

pb=755x133.3x10-=1.006bar=100.6kPa

1.p=pb+pg=100.6+13600=13700.6kPa

2.pg=p_pt=2.5-1.006=1.494bar=149.4kPa

3.p=Pb_Pv=755-700=55mmHg=7.3315kPa

4.R=pb_p=1.006_0.5=0.506bar=50.6kPa

1-2圖1-8表示常用的斜管式微壓計的工作原理。由于有引風機的抽吸，鍋爐設

備的煙道中的壓力將略低于大氣壓力。如果微壓機的斜管傾斜角a=30。，管內水

解：根據微壓計原理，煙道中的壓力應等于環境壓力和水柱壓力之差

J

P水柱=Pghsina=1000x9.8x200x10x0.5=980Pa=7.35mmHg

p=pb-p水林=756_7.35=748.65mmHg

1-3解：

Pi=Pb+Pa=0.97+1.10=2.07bar

p2=p,-pb=2.07_1.05=0.32bar

pc=Pb-p2=0.97_0.32=0.65bar

1—4解：

p我空空=Pb-p汞柱=760—745=15mmHg=2kPa

Pi=p真空%+pa=2+360=362kPa

P2=Pi-Pb=362-170=192kPa

Pc=Pb-p其空室=192-2=190kPa

12

F=（pb-PK空室）A=745x133.3xxJK0.45=15.8kN

4

1-4解：

p=Pb+Pym+Pstt=760+300x9.81/133.3+800=1582mmHg=2.11bar

2

1-5解：由于壓縮過程是定壓的，所以有

6

W=jpdV=p(V,-V2)=0.5x10x(0.8-0.4)=200KJ

1-6解：改過程系統對外作的功為

x/13x/13

0505PlP33

W_fpdV_f'dV_11N_V-)_85.25kJ

^v"--o.3(2一?

1-7解：由于空氣壓力正比于氣球的直徑，所以可設p=cD,式中c為常數，D為氣球

的直徑，由題中給定的初始條件，可以得到：

pPi150000

=500000

DD10.3

該過程空氣對外所作的功為

W=/pdv=[cDd(-KD)=工兀C|D；D%D=-nc(D；-D：)

,?62D,8

44

=1冗x5000000x(0.4-0,3)=34.36kJ

8

1-8解：(1)氣體所作的功為：

,0.3$4

w=.1(0.24V+0.04)X10dV=1.76x10J

(2)摩擦力所消耗的功為：

1000

W摩擦力=fAL=02x(0.3-0.1)=1000J

所以減去摩擦力消耗的功后活塞所作的功為：

W活塞=W-W摩擦力=166、101

1-9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：

W=pH=0.09x106X2=1.8X105J

1-11解：確定為了將氣球充到2m3的體積，貯氣罐內原有壓力至少應為(此時貯氣罐的壓

力等于氣球中的壓力，同時等于外界大氣壓pb)

_P2M+2)p2M+2)0.9X1()5X(2+2)

pn,----1.810Pa

V,V,2

前兩種情況能使氣球充到2m3

X5XX5

W=pbAV=0.9102=1.810J

情況三：

3

_P貯氣舞V貯氣維O.15x2cccc3

v氣球+貯氣罐-------------------------=3.333m

Pb0.09

所以氣球只能被充到V氣球=3.333—2=1.3330?的大小，故氣體對外作的功為:

W=0.9x105X1.333=1.2X105J

第二章

思考題

絕熱剛性容器，中間用隔板分為兩部分，左邊盛有空氣，右邊為真空，抽掉隔板，空氣將充

滿整個容器。問：⑴空氣的熱力學能如何變化？⑵空氣是否作出了功？⑶能否在坐標

圖上表示此過程？為什么？

答：（1）空氣向真空的絕熱自由膨脹過程的熱力學能不變。

（2）空氣對外不做功。

（3）不能在坐標圖上表示此過程，因為不是準靜態過程。

2.下列說法是否正確？

⑴氣體膨脹時一定對外作功。

錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，對外不作功。

⑵氣體被壓縮時一定消耗外功。

對，因為根據熱力學第二定律，氣體是不可能自壓縮的，要想壓縮體積，必須借助于外

功。

⑶氣體膨脹時必須對其加熱。

錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，不用對其加熱。

（4）氣體邊膨脹邊放熱是可能的。

對，比如多變過程，當n大于k時，可以實現邊膨脹邊放熱。

⑸氣體邊被壓縮邊吸入熱量是不可能的。

錯，比如多變過程，當n大于k時，可以實現邊壓縮邊吸熱。

（6）對工質加熱，其溫度反而降低，這種情況不可能。

錯，比如多變過程，當n大于1,小于k時，可實現對工質加熱，其溫度反而降低。

4.“任何沒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，因為外功的含義很廣，比如電磁功、表面張力功等等，如果只考慮體積功的話,

那么沒有體積變化的過程就一定不對外作功。

5.試比較圖2-6所示的過程1-2與過程1-a-2中下列各

量的大小：⑴W|2與Wia2；(2)從1|2與川怎；(3)

Ql2與Qla2

答：(1)W32大。

(2)一樣大。

(3)Qla2大。

圖2-6思考題4附圖

6.說明下列各式的應用條件：

(1)q=Au+w

閉口系的一切過程

(2)q=Au+Jpdv

閉口系統的準靜態過程

⑶q=Au+(p2V2-PiV,)

開口系統的穩定流動過程，并且軸功為零

+

(4)q=Aup(v2-vj

開口系統的穩定定壓流動過程，并且軸功為零；或者閉口系統的定壓過程。

7.膨脹功、軸功、技術功、流動功之間有何區別與聯系？流動功的大小與過程特性有無關系？

答；膨脹功是系統由于體積變化對外所作的功；軸功是指工質流經熱力設備(開口系統)時,

熱力設備與外界交換的機械功，由于這個機械功通常是通過轉動的軸輸入、輸出，所以工程

上習慣成為軸功；而技術功不僅包括軸功，還包括工質在流動過程中機械能(宏觀動能和勢

能)的變化；流動功又稱為推進功，1kg工質的流動功等于其壓力和比容的乘積，它是工質

在流動中向前方傳遞的功，只有在工質的流動過程中才出現。對于有工質組成的簡單可壓縮

系統，工質在穩定流動過程中所作的膨脹功包括三部分，一部分消耗于維持工質進出開口系

統時的流動功的代數和，一部分用于增加工質的宏觀動能和勢能，最后一部分是作為熱力設

備的軸功。對于穩定流動，工質的技術功等于膨脹功與流動功差值的代數和。如果工質進、

出熱力設備的宏觀動能和勢能變化很小，可忽略不計，則技術功等于軸功。

5

習題

21解：W=Q-AU=50-80=-30kJ，所以是壓縮過程

解：

22=Q?S+W（I；-Q/A=2000+650-1200=1450kJ

23解：AU=Q=2x103x3600=7.2x106J/h

2—4解：狀態b和狀態a之間的內能之差為：

△Uab=Ub-Ua=Q-W=100-40=60kJ

所以，a-d-b過程中工質與外界交換的熱量為：

Qaw=AUab+W=60+20=80kJ

工質沿曲線從b返回初態a時、工質與外界交換的熱量為：

Qg=Ua-ub+W=-AUab+W=-60-30=-90kJ

根據題中給定的a點內能值，可知b點的內能值為60kJ,所以有：

AUad=Ub-Ud=60-40=20kJ

由于d-b過程為定容過程，系統不對外作功，所以d-b過程與外界交換的熱量為：

CU=Ud-5=川由=20kJ

所以a-d-b過程系統對外作的功也就是a-d過程系統對外作的功，故a-d過程系統與外

界交換的熱量為：

Q.=Ud-Ua-Wa*=4U3d-WabA=40一（一20）=60kJ

2-5

過程QkJWkJ△ukJ

1-2139001390

2-20395

3-4-10000-1000

4-10-55

2-5解：由于汽化過程是定溫、定壓過程，系統焰的變化就等于系統從外界吸收的熱量,

即汽化潛熱，所以有：

△h=q=2257kJ/kg

6

內能的變化為：

Au=Ah-△(pv)=Ah_p(v2-vj

=2257+1.01X102X(0.001-1.674)=2088kJ/kg

2-6解.：選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學系統，系統的初壓為：

PP-G,1.028,105+195Xc9.8c2.939105Pa

1=b+--=X十---------1=X

A100x10

當去掉一部分負載，系統重新達到平衡狀態時，其終壓為：

P2=Pb+—■=1-028x105+95.9%,=1.959xiO5Pa

A100X10

由于氣體通過氣缸壁可與外界充分換熱，所以系統的初溫和終溫相等，都等于環境溫度

即：

T1=72=T。

根據理想氣體的狀態方程可得到系統的終態體積，為:

P1V12.939乂10%100乂10,10乂10/

=s=1.526xi0^m3

p21.959x10

所以活塞上升的距離為:

△L=V?一必=1.526X10"-100xi°xi°"=0.0526m=5.26cm

A100x10”

由于理想氣體的內能是溫度的函數，而系統初溫和終溫相同，故此過程中系統的內能變

化為零，同時此過程可看作定壓膨脹過程，所以氣體與外界交換的熱量為：

x5xxx

Q=W=p2AAL=1.9591010010^0.0526=103.04J

2-8解：壓縮過程中每千克空氣所作的壓縮功為：

w=q-△u=-50-146.5=-196.5kJ/kg

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壓縮空

氣所需的軸功為：

xxx

ws=q-Ah=-50-146.5-(0.80,175-0.10.845)10=-252kJ/kg

所以帶動此壓氣機所需的功率至少為：

p=_W,xio=42kW

60

2-9解：是否要用外加取暖設備，要看室內熱源產生的熱量是否大于通過墻壁和門窗傳給

7

外界的熱量，室內熱源每小時產生的熱量為：

q熱源=(50000+50x100)x3600=1.98x105kJ

小于通過墻壁和門窗傳給外界的熱量為3XI05kJ,所以必須外加取暖設備，供熱量為：

Q=3x105-1.98x105=1.02x105kJ/h

2-10解：取容器內的氣體作為研究的熱力學系統，根據系統的狀態方程可得到系統終態體

積為：=V,(―-)/12=1x(—)12=1.78m

p20.5

過程中系統對外所作的功為：

1787812-02-02

W,.pdVJPiV,,vi.2(Vz,-V,)544.6kJ

=Il=I.GV=Div=

*4V9L-0.2

所以過程中系統和外界交換的熱量為：

Q=AU+W=-40*8+544.6=224.6kJ

為吸熱。

2-11解：此過程為開口系統的穩定流動過程，忽略進出口工質的宏觀動能和勢能變化，則

有：

+

Q=h6qm6-h7qm7-h,qm,WS

由穩定流動過程進出口工質的質量守恒可得到：

+

qm6=qmyqmi

所以整個系統的能量平衡式為：

++

Q=qmi(h6-h.)qm7(h6-h7)WS

故發電機的功率為：

-

P=WS=Q-(heh7)qm7~(h6-hi)qmi

3

3

=X41800_50M0x(418一12)_-Z20_x(418-42)=2.415x10kW

360036003600

2-12解：由于過程是穩定流動過程，氣體流過系統時重力位能的變化忽略不計，所以系

統的能量平衡式為：

Q+-mAc2+Ws

2

其中，氣體在進口處的比焰為:

8

hu+pv2100103^0.62JO6.,0.372329400J/kg

1=1'?'〔IssX十XX=J

氣體在出口處的比烙為；

6

h2=u2+p2V2=1500x1()3+0.13X10X1.2=1656000J/kg

氣體流過系統時對外作的軸功為：

12h12、

1c

WS=Q-AH_rnAcf=m(q-A1-A()

22

12

=4X[-30X103-(1656000-2329400)--x(150_3002)]

2

=2708600W=2708.6kW

所以氣體流過系統時對外輸出的功率為：

p=WS=2708.6kW

第三章

思考題

1.理想氣體的Cp和Cv之差及Cp和Cv之比是否在任何溫度下都等于一個常數？

答：理想氣體的Cp和Cv之差在任何溫度下都等于一個常數，而Cp和C,之比不是。

2如果比熱容是溫度t的單調增函數，當t23時，平均比熱容叫、咪、叫中哪一

個最大？哪一個最小？

答：由C。、C|'\c|"的定義可知

00t,

tl

d；=l^=c（tj,其中0<。<〈

tl

t2

,Jcdt

do=°=C（tt）.其中0<±<t2

「cdt

4；=~=C（"），其中tl<c<t2

因為比熱容是溫度t的單調增函數，所以可知c|">c|’，又因為

t.。

Cl

t202-c|oti

(4-也="-c|o)ti>0=c|>c|

ct=ti0

t2-L

故可知c片最大,

又因為:

9

tijcdtt2jcdt(ti」2)jcdt+ti(cdt

tj2tJ2

(ti—t2)tiC|+&-ti)tjc|。2—i)ti(C「—c|o)

--------------0------------------t-j-=------------------------->0

tjt2婿2

所以c|：最小。

3.如果某種工質的狀態方程式遵循pv=RgT,這種物質的比熱容一定是常數嗎？這種物

質的比熱容僅是溫度的函數嗎？

答：不一定，比如理想氣體遵循此方程，但是比熱容不是常數，是溫度的單值函數。這種物

質的比熱容不一定僅是溫度的函數。由比熱容的定義，并考慮到工質的物態方程可得到：

dqd(Au+w)dudwdudv,du-

c=—=-----------=A—+——=△—+p—=△—+Rg

dTdTdTdTdTdTdT

由此可以看出，如果工質的內能不僅僅是溫度的函數時，則此工質的比熱容也就不僅僅是溫

度的函數了。

4.在u-v圖上畫出定比熱容理想氣體的可逆定容加熱過程、可逆定壓加熱過程、可逆定

溫加熱過程和可逆絕熱膨脹過程。

答：圖中曲線1為可逆定容加熱過程；2為可逆定壓加熱過程；3為可逆定溫加熱過程；4

為可逆絕熱膨脹過程。因為可逆定容加熱過程容積v不變，過程中系統內能增加，所以為曲

線1,從下向上。可逆定壓加熱過程有：

+

du=-P-1Jiv=Cidv=>u=c,vc2

5和C2為常數，且考慮到v=(M,u=0,所以C2=0

u=c,v

所以此過程為過原點的射線2,且向上。理想氣體的可逆定溫加熱過程有：

10

Au=q-w=0=)q=w>0

氣體對外做功，體積增力口,

所以為曲線3,從左到右。可逆絕熱膨脹過程有：

CiG1

du=-pdv=一一j?dv=u=-------------

vk-1丫2

cPC2為常數

所以為圖中的雙曲線4,且方向朝右(膨脹過程)。

5.將滿足空氣下列要求的多變過程表示在p-v圖T-s圖上

(1)空氣升壓，升溫，又放熱；

⑵空氣膨脹，升溫，又放熱；(此過程不可能)

(3)n=1.6的膨脹過程，并判斷q、w、Au的正負；

(4)n=1.3的壓縮過程，判斷q、w、Au的正負。

(1)空氣升溫、升壓、又放熱有：

q=Cv—p*2—Ti)<0,IlT2>Tj

kn-1J

R

所以：Cvv=1<n<k

n-1

此多變過程如圖所示，在p-v圖上，此過程為沿著幾條曲線的交點A向上，即沿壓力和溫

度增加的方向；在T-s圖上此過程為沿著幾條曲線的交點A向上。

11

(2)空氣膨脹，升溫，又放熱有：

q=：3—(丁2—T])v0,旦T2>1~1

1n-1J

…R

所以：Cv<------=1<n<k

n-1

此多變過程如圖所示，然而要想是過程同時滿足膨脹過程是不可能的。

(3)n=1.6的膨脹過程，在p—v圖上，膨脹過程體積增大，過程從幾條曲線的交點A向

下；在T-s圖上，過程從幾條曲線的交點A向下。此過程為放熱，對外做功，內能減少。

12

(4)n=1.3的壓縮過程，在p-v圖上，壓縮過程體積減小，過程從幾條曲線的交點A向

上；在T-s圖上，過程從幾條曲線的交點A向上。此過程為放熱，外界對空氣做功，內能

增加。

6.在T-S圖上，如何將理想氣體任意兩狀態間的熱力學能和焰的變化表示出來。

答：理想氣體的內能和焰都是溫度的單值函數，因此在T-s圖上，定內能和定焙線為一條

平行于T軸的直線，只要知道初態和終態的溫度，分別在T-S圖上找到對應溫度下的定內

能和定焰直線，就可以確定內能和焙的變化值。

7.凡質量分數較大的組元氣體，其摩爾分數是否也一定較大？試舉例說明之。

答：根據質量分數和摩爾分數的關系，有：

w/

Mi

X彳i=--------------------

從上式可以看出，對成分一定的混合氣體，分母為常數，因此摩爾分數取決于其質量分數和

摩爾質量的比值，對于質量分數較大的組元，如果摩爾質量也很大，那么它的摩爾分數可能

并不大。

8.理想混合氣體的比熱力學能是否是溫度的單值函數？其Cp-Cv是否仍遵循邁耶公式？

答：不是。因為理想混合氣體的比熱力學能為：

Um一乙,XjUmi

其中Xj是摩爾組分，而口是溫度的單值函數，所以理想混合氣體的比熱力學能不僅是溫度

的函數，還是成分的函數，或者說對于成分固定的混合理想氣體，其內能僅是溫度的單值函

數。其Cp-Cv仍遵循邁耶公式，因為：

=

Cp,m一C%m=Z(xCp,mi_XiC%mi)=ZX,RmRm

ii

9.有人認為由理想氣體組成的封閉系統吸熱后，其溫度必定增加，這是否完全正確？你認

13

為哪一種狀態參數必定增加？

答：不正確，因為對于成分固定的混合理想氣體，其內能是僅是溫度的單值函數，如果在過

程中吸熱的同時對外作正功，當作的正功大于吸熱量，其內能必然減少，溫度必然降低。只

有燧值必定增加，因為根據克勞休斯不等式有：

dQ

ds>——

T

其中等號適用于可逆過程，不等號適用于不可逆過程，對于不可逆過程，T為熱源的溫度，

由于溫度T恒大于零，所以當過程為吸熱過程(dQ>0)時，系統的嫡必然增加。

10.圖3—17所示的管段，在什么情況下適合作噴管？在什么情況下適合作擴壓管？

圖3-17思考題11附圖

答：當Ma<1時，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸減小，即漸

縮噴管；而當Ma>1時，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸增加，

即漸擴噴；而對于先縮后擴的縮放噴管(也稱拉戈爾噴管)，在最小截面處氣流的流速恰好

等于當地聲速。所以對于亞聲速氣流，漸縮管適用于做噴管，漸擴管適用于做擴壓管，縮放

管適用于做噴管；對于超聲速氣流，漸縮管適用于做擴壓管，漸擴管適用于做噴管。

習題

3-1解：設定烯壓縮過程的終態參數為P2、和$2,而定溫壓縮過程的終態參數為

P；、知S2：根據給定的條件可知；

P2=P2；

又因為兩個終態的端差為△$,固有：

A，丁2P2Ti

=-=?ln

?^SS2S2mepinmRgln=Mep-

P2T2

所以有：

△s

Tz=「exp(一)

mCp

對于定炳壓縮過程有：

p,T-P2

所以：

1r1VL

P2=Pi(^)=Piexp[(_]=p,exp(-=piexp(---------)

T2(1k)mcpmRmRg

14

3-2解：設氣體的初態參數為5、V「T|和m-閥門開啟時氣體的參數為

P2、72、丁2和m2，閥門重新關閉時氣體的參數為p3>V3>T3和m3,考慮到剛性容

器有：Vi-V2=V3?且rrii=m?。

⑴當閥門開啟時，貯氣筒內壓力達到8.75x105Pa,所以此時筒內溫度和氣體質量分別為:

丁丁P28.75

T2=TI——=293x——=366.25K

Pi7

pV7.10、0.027

/________=0.225kg

m,=m2=_L_

RJ1287x293

5

⑵閥門重新關閉時，筒內氣體壓力降為8.4x10Pa,且筒內空氣溫度在排氣過程中保持不

變，所以此時筒內氣體質量為：

pVpV8.4,105.0.027

____________=0.216kg

m3=—

RgT3RgT2287x366.25

所以，因加熱失掉的空氣質量為:

Am=m2-m3=0.225-0.216=0.009kg

3-3解：⑴氣體可以看作是理想氣體，理想氣體的內能是溫度的單值函數，選取絕熱氣缸

內的兩部分氣體共同作為熱力學系統，在過程中，由于氣缸絕熱，系統和外界沒有熱

量交換，同時氣缸是剛性的，系統對外作功為零，故過程中系統的內能不變，而系統

的初溫為30七，所以平衡時系統的溫度仍為30℃。

⑵設氣缸一側氣體的初始參數為p?V、、丁和終態參數為p；、7；、T；，另一側氣體的

初始參數為pz、5、丁2和m2,終態參數為p；、7；、T2\重新平衡時整個系統的總體積不

變，所以先耍求出氣缸的總體積。

vpRgTi0.5X287X303010870/

1-p,-0.4X106

V_m2R9T20.5X287X30303623m3

2—一5—

比0.12x10

V=VV0.471m3=V，+V'

總1+2—=—12

終態時，兩側的壓力相同，即p；=p；=p,對兩側分別寫出狀態方程，

pM=P1V；=pV/p2V2=pM'=P(VLV-

*-T；-T,'T2T；-T2

聯立求解可得到終態時的壓力為：

p=1.87x105Pa

3-4解：由于Ar可看作理想氣體，理想氣體的內能時溫度的單值函數，過程中內能不變,

15

故終溫T2=600K,由狀態方程可求出終壓為：

V,,_515

p2=Pi—=6.0x10x-=2.Ox10Pa

V23

烯的變化為：

2

dTp2.1

△S=Jcp-------mRgln—=-5x208xln一=i.i43kJ/K

1TPi3

3-5解：由于活塞和氫氣側氣缸均是絕熱的，所以氫氣在過程中沒有從外界吸入熱量,

可看可逆絕熱過程，所以氫氣的終溫為：

UCQpn71-1.41

T應2=Ta1(nA1)k=288x(-|9614)'41=352.31K

a2'

根據狀態方程可得到終態時氫氣的體積：

V=P級,V級iT氫2=0.9807x1()5x0.1X352.31=0061m

瓠2-----------------------------------------------------------c-----------------------

P瓠2T/11.9614X10X288

所以，空氣終態的體積為：

V=0.2-0.061=0.139m3

空2

故空氣的終溫為：R

pVT1.9614y10\0.139y288

T一空2空1___________“5八(____—onnL

I空2一廠70.9807.10.0.1-buu.bqr

空1空1

把空氣和氧氣作為熱力學系統，根據熱力學第一定律可得到外界加入的熱量為：［

Q=AU=AU+△U=mc(T—T)+mR.(T_T)

空氫氫g氫氫2氫1

空V空空2空1k-1

P氫V

氫1

2^c(T-T)+R(T

1v空空2空1g氫氫2

Rg空T空1Rg氫T氫1

0.9807X105X0.1

X0.71594x(800.64-288)

287x288

5

0.9807X10X0.11

+-----------------------X----------x(352.31-288)

4157x2881.41-1

=44.83J

3-6解：選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學系統，系統的初壓為：

Gl5195X5

p=p^_1.028y10□.9.8=2.939x10Pa

1bA

A100x10

當去掉一部分負載，系統重新達到平衡狀態時，其終壓為：

16

595x95

p2=pb+=1.O28X1O+8=1.959x10Pa

A100x104

過程可看作可逆絕熱膨脹過程，所以；

..../Pix1/k“-212.9391/1.4J…“33

V2=V1()=100x10x10x10x()=1.34x10m

p21.959

Kl1QKQ

T2=1(&)k=300x(——)04/14=267.17K

Pl2.939

所以，活塞的上升距離為：

3

“4-%1.34x10-10&33.4cm

一