热力学第二章习题与答案

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1、热力学第二章习题及答案一、是非题1、任意过程只要知道其始末状态即可确定过程与外界的热交换（ｘ）、功交换（ｘ）及系统热力学能的变化（√）。2、简单可压缩系统任意过程中对外所作膨胀功均可用计算（ｘ），用计算（√）。3、流动功Δ（pdV）只有在开口系统中研究气体流动时才需要考虑（√）。4、q和w是状态参数（ｘ）二、选择题1、表达式δQ=dU+δWc。（a）适用于任意热力过程；（b）仅适用于准静态过程；（c）仅适用于闭口系统中的热力过程。2、表达式δQ=dU+pdV适用a1中的a2。（a1）闭口系；（b1）开口系；（c1）闭口及开口系；（a2）准静过程；（b2）任意热力过程；（c2）非准静过程。

2、3、任意准静或非准静过程中气体的膨胀功均可用b计算。（a）pdV；（b）psurrdV；（c）d(pv)。4、在正循环中a零，同时a零。在逆循环中c零，且c零（a）大于；（b）等于；（c）小于。三、习题2－10.5kg的气体，在汽缸活塞机构中由初态p1=0.7MPa、V1=0.02m3,准静膨胀到V2=0.04m3。试确定在下列各过程中气体完成的功量及比功量；（1）定压过程；（2）pV2＝常数。解：（1）由准平衡过程体积变化功的表达式，当为定压过程时:W=p△V=0.7×106×0.02=14000J=14kJ比功量w=p△v=W/m=14000/0.5=28000J=28kJ（2）pV

3、2=0.7×106×0.022=280J·m3由准平衡过程体积变化功的表达式W==7000J=7kJ比功量w=p△v=W/m=7000/0.5=14000J=14kJ2－2为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25MPa下从350K定压加热到370K，气体初终状态下的容器分别为0.03m3及0.035m3，加入气体的热量为700kJ，试确定初终状态下的热力学能之差。解：由准平衡过程体积变化功的表达式，当为定压过程时：W=p△V=25×106×0.005=125000JW=125kJ△U=△Q-W=700-125=525kJ2-3气体在某一过程中吸入热量12kcal，同时热力学能增加

4、了20kcal，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外交换的功量为多少？解：是压缩过程，δW=δQ-ΔU=12-20=-8(kcal)2-41Kg空气由p1MPa、t1=500℃膨胀到p2=0.1MPa、t2=500℃，得到热量506KJ，作膨胀功506KJ.又在同一初态及终态间作第二次膨胀，仅加入热量39.1KJ,求：（1）第一次膨胀中空气热力学能增加多少？（2）第二次膨胀中空气热力学能增加多少？（3）第二次膨胀中空气作了多少功？解：（1）ΔU1=δQ1–δW1=506-506=0（2）空气热力学能ΔU为状态函数，只与始、终态有关，故ΔU2=0（3）δW2=δQ2-ΔU2=39.1-

5、0=39.1（KJ）2-5闭系中实施某过程，试填补表中空缺的数据。过程序号Q/JW/JE1/JE2/J△E/J124-13-45-8372-8108062-1833717-1282041882636105-813287-216-23-11197-122-6某气体服从状态方程。式中，Rg为气体常数，b为另一常数，且对于任何v存在0v。（a）导出每千克气体从始态体积膨胀到终态体积所作准静态功的表达式;（b）如果气体是理想气体，进行同样的过程所作的功是多些还是少些？解：（a）(b)因为比大，所以w>0即理想气体作的功要少。2-7如图2-18所示，某封闭系统沿a–c-b途径由状态a变化到状

6、态b时，吸入热量84kJ，对外做功32kJ。（1）若沿途径a–d-b变化是对外做功10kJ，求此时进入系统的热量。（2）当系统沿曲线途径从b返回到初始状态a时，外界对系统做功20kJ.求此时系统与外界交换的热量和热流的方向。（3）Ua=0、Ud=42kJ时，过程a-d和d–b中系统与外界交换的热量又是多少？解：（1）由能量守恒定律，途径a-c-b:U=Q1-Wa-c-b=84-32=52kJ途径a-d-b:Q2=U+Wa-d-b=52+10=62kJ即途径a-d-b时，进入系统的热量为62kJ。(2)从b-a：Q3=U+Wb-a=-52-20=-72kJ即系统向外界放热72kJ.（3）由

7、U=52kJ、Ua=0、Ud=42kJ则：Ub=52kJ、Ua-d=42kJ、Ud-b=10kJ途径d-b是等体积过程，不做功。则：Wd-b=0即Wa-d-b=Wa-dQa-d=Ua-d+Wa-d=42+10=52kJQd-b=Ud-b+0=10kJ2-8某蒸汽动力厂中，锅炉以40×10kg/h的蒸汽供给汽轮机。汽轮机进口处压力表上读数为9MPa，蒸汽的比焓为3440kJ/kg，汽轮机出口处真空表上读数为730.6mm汞柱高，当时当