中国石油大学热工基础典型问题第三章 理想气体的性质与热力过程

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1、工程热力学与传热学第三章理想气体的性质与热力过程典型问题分析典型问题一.基本概念分析1cp，cv，cp-cv，cp/cv与物质的种类是否有关，与状态是否有关。2分析此式各步的适用条件:3将满足下列要求的理想气体多变过程表示在p-v图和T-s图上。（1）工质又膨胀，又升温，又吸热的过程。（2）工质又膨胀，又降温，又放热的过程。4试分析多变指数在1

2、地的大气压力pb=101.325kPa。求实际的送风量为多少？理想气体的比热容2在燃气轮机动力装置的回热器中，将空气从150ºC定压加热到350ºC，试按下列比热容值计算对每公斤空气所加入的热量。01按真实比热容计算；02按平均比热容表计算（附表2，3）；03按定值比热容计算；04按空气的热力性质表计算（附表4）；3已知某理想气体的比定容热容cv=a+bt，其中a，b为常数，试导出其热力学能，焓和熵变的计算式。理想气体的热力过程4一容积为0.15m3的储气罐，内装氧气，其初始压力p1=0.55MPa，温度t1=38ºC。若对氧气加热，其温度，压力都升高。储

3、气罐上装有压力控制阀，当压力超过0.7MPa时，阀门便自动打开，放走部分氧气，即储气罐中维持的最大压力为0.7MPa。问当罐中氧气温度为285ºC时，对罐中氧气共加入了多少热量？设氧气的比热容为定值。32kg空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，从初态压力为p1=9.807bar，t1=300ºC膨胀到终态容积为初态容积的5倍。试计算不同过程中空气的终态参数，对外界所作的功和交换的热量，过程中热力学能，焓和墒的变化量。设空气的cp=1.004kJ/(kg.K)，R=0.287kJ/(kg.K)，K=1.4。分析解答一.基本概念分析解答1cp和cv与物质

4、的种类有关，与状态有关，cp-cv=Rg与物质的种类有关，与状态无关，cp/cv=γ与物质的种类有关，与状态有关。2δQ=dU+δW——任意气体任意微元过程=dU+pdV——任意气体微元可逆过程=dU+d(pV)——任意气体微元定压过程=d(U+pV)——任意气体微元定压过程=dH——焓的定义=mcpdT——理想气体任意过程3（1）工质又膨胀，又升温，又吸热的过程。（2）工质又膨胀，又降温，又放热的过程。4分析多变指数在1

5、故：2解：已知：T1=（150+273.15）K=423.15K，T2=（350+273.15）K=623.15K。按真实热容经验公式计算：空气的摩尔定压热容式为1mol空气的加热量为：查表得空气的摩尔质量M=28.97X10-3kg/mol，故对1kg空气的加热量为：按平均比热容表计算：查附表得：所以：按定值比热容计算：按空气的热力性质表计算：查空气的热力性质表得：当所以：分析：气体比热容的处理方法主要采用上述几种形式，其中真实比热容，平均比热容表，气体热力性质表是表述比热容随温度变化的曲线关系。由于平均比热容表和气体热力性质表都是根据比热容的精确数值编

6、制的，因此可以求得最可靠的结果。与它们相比，按真实比热容算得的结果，其相对误差在1%左右。定值比热容是近似计算，误差较大，但由于其计算简单，在计算精确度要求不高，或气体温度不太高且变化范围不大时，一般按定值比热容计算。2解：4解：分析：这一问题包含了两个过程：一是由压力为被定容加热到该过程中氧气的质量不变；二是压力由被定压加热到，该过程是一个质量不断变化的定压过程。因此（1）1-2定容过程根据定容过程状态参数之间的变化规律，有该过程吸热量为：（2）2-3变质量定压过程由于该过程中质量随时在变，因此应先列出其微元变化的吸热量于是：故，对罐内氧气共加入热量：分

7、析：（1）当题目给出同一状态下的3个状态参数p，V，T时，实际上已隐含给出了此状态下工质的质量，所以求能量转换时，应求出总质量下的能量转换量，而不是单位质量的能量转换量；（2）该题目的2-3过程是一个变质量，变温度过程，对于这样的过程，可先按质量不变列出微元表达式，然后积分求解。5解：取空气作热力系（1）可逆定温过程1-2由参数间的相互关系得：按理想气体状态方程式得；定温过程：T1=T2=573K，气体对外所作的膨胀功及交换的热量：过程中热力学能，焓，熵的变化为：（2）可逆绝热过程：按可逆绝热过程参数间关系可得：气体对外所作膨胀功及交换的热量：过程中热力学

8、能，焓，熵的变化为：