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《湖南大学工程热力学第4章理想气体热力过程(复习题)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第4章理想气体热力过程及气体压缩4.1本章基本要求熟练掌握定容、定压、定温、绝热.多变过程中状态参数从人T、gNh、As的计算，过程量0、〃的计算，以及上述过程在p-v.尸s图上的表示。4.2本章重点结合热力学第一定律，计算四个基本热力过程、多变过程中的状态参数和过程参数及在矿卩、Gs图上表示。本章的学习应以多做练习题为主,并一定注意要在求出结果后，在p~v>图上进行检验。4・3例题例1.2kg空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图4.1,从初态p=9・807bar,/产300。C膨胀到终态容积为初态容积的5倍,试计算不同
2、过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换的热量以及过程中内能、焙、爛的变化量。图4.1解：将空气取作闭口系对可逆定温过程1-2,由过程中的参数关系，得=p}—=9.807x—=l,96ibar-v25按理想气体状态方程，得V,=^=0.1677m3/kgPlv2=5v,=0.8385m3/kgT2=7；二573K匚二300°C气体对外作的膨胀功及交换的热量为Wt=Qt=pMIn冬二529.4kJ过程屮内能、恰、爛的变化量为A[/12=0A//12=0A5I2=-^=0.9239kJ/KT或AS12=mRln^-=0.9238kJ
3、/K对可逆绝热过程1-2’,由可逆绝热过程参数间关系可得p2=px(―)A其中u=v2=0.8385m3/kgV2故p=9.807(-)L4=1.03bar・5T.二竺丄二301Kr.=28°C2R2气体对外所做的功及交换的热量为叱=-^-(AV.-p2V2)=-^-mR(T[-T.)=390.3kJk-k-1Q、=0过程中内能、焙、爛的变化量为△©2mg-7；)=-39QlAJ或4乙=一他=一39033AHi2.=mcp(T2-7；)=-5462kJ•二0例2.lkg空气多变过程中吸取41.87kJ的热量时，将使其容积增大1
4、0倍，压力降低为1/8,求：过程中空气的内能变化量，空气对外所做的膨胀功及技术功。解：按题意qn=4l.SlkJ/kgv2=1Ov1空气的内能变化量：由理想气体的状态方程p2v2=rt1多变指数“務阶船阴多变过程中气体吸取的热量=q（7；—7；）=q,斗（◎—/；）=+"斗7；n-14n-1T}=57」K气体内能的变化量AC/12=mcv（T2-Tl）=SA6kJ/kg空气对外所做的膨胀功及技术功：膨胀功由闭系能量方程w12=qn-Aw12=33.11kJ/kg或由公式鸭2=丄尺川1-（厶）”］来计算斤-1P”一1技术功：％=丄
5、/?£［1—（星）〒］=,邓2=30.4%//檢斤一1P图4.2例3：—气缸活塞装置如图4.2所示，气缸及活塞均由理想绝热材料组成，活塞与气缸间无摩擦。开始时活塞将气缸分为A.B两个相等的两部分，两部分中各有lkmol的同一种理想气，其压力和温度均为pi=lbar,^=5°CO若对A中的气体缓慢加热(电热)，使气体缓慢膨胀，推动活塞压缩B中的气体，直至A中气体温度升高至127°C。试求过程中A气体吸取的热量。设气体Cv0=12.56kJ/(kmol•K),Cp0=20.874kJ/(kmol•K)。气缸与活塞的热容量可以忽略不计。
6、解：取整个气缸内气体为闭系。按闭系能量方程AL^Q-W因为没有系统Z外的力使其移动，所以件o则Q=MJ=MJa=nACvQ^TA+nBCx^TB其中nA=-1kmo1故Q=C^Ta+ATb)(1)在该方程中是己知的，BIJA7；=TA2-TA]=Ta2-T]O只有是未知量。当向A中气体加热时，A中气体的温度和压力将升高，并发生膨胀推动活塞右移，使〃的气体受到压缩。因为气缸和活塞都是不导热的，而且其热容量可以忽略不计，所以〃中气体进行的是绝热过程。又因为活塞与气缸壁间无摩擦，而且过程是缓慢进行的，所以〃中气体进行是可逆绝热压缩过程。
7、按理想气体可逆绝热过程参数间关系k-由理想气体状态方程，得P1终态时y__5aRmTa2+知心厶2)2Pl其中％和仏是过程初，不变，故%*,得终态气体的总容积，即气缸的容积，其在过程前后初态时(nA+nH)RMT{（宀+伽）心石_（卩4尺附厶2+农〃尺附厶2）P3P1因为nA=nH=kmol所以/卩2)_乙227-T+八2(3)合并式（2）与（3）,得比值邑可用试算法求用得。Pi按题意已知：TA2=273+172二445K,T}=273+5=278K仝亠丄亠殳亠空=0.40kkC〃（）20.88445F278Z、0.4计算得：
8、也二1.367P代式入(2)得*一1/Tb，=T邑=278x(1.367)0-4=315K〜5丿代入式（1）得0=12.56[(445-278)+(315-278)]=2562kJ例4：2kg的气体从初态按多变过程膨胀到原来的3倍，温度从300
