工程热力学第三章.docx

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1、思考题3-1门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面，感到凉爽，于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的，你认为这种想法可行吗？答：这种想法不可行。因为能量是守恒的，冰箱工作的结果只是将冰箱内的热量迁移到房间内，再加上运行所消耗的电能导致房间内的总热能增加。3-2既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器后却能使温度降低呢？答：因为空调器是将室内热量迁移到室外，因此能降低温度。3-3膨胀功、流动功、轴功和技术功有何区别，相互有无联系？试用P-v图说明之。答：膨胀功是在压差作用下由于系统工质容积变化而传递的机械功

2、。流动功是为推动流体通过控制体界面而传递的机械功。轴功是系统通过机械轴与外界传递的机械功。技术功是热力工程中可被直接利用来作功的能量。闭口系统一般用膨胀功来表示，开口系统则用技术功和流动功表示，技术功等于膨胀功与流动功的代数和，如果不考虑进出口工质动能和位能的变化，那么技术功等于轴功。3-4热量与热力学能有什么区别，有何联系。答：热量通过系统界面传入作为系统储能的一部分，即热力学能。热量是一种过程量，而热力学能却是取决于热力状态的状态量。3-5流动功为何出现在开口系能量方程中,而不出现在闭口系统能量方程中。答：因为闭口系统不存在通过系统界面的物质传递。3-6下列各式适

3、用于何种条件？；任何热力学过程；闭口系统可逆热力学过程；理想气体闭口系统可逆热力学过程；稳态稳流可逆定压的开口系统；理想气体可逆的开口系统稳态过程3-7物质的温度越高，所具有的热量也愈多，对否？答：不对，其还与质量有关。3-8，对工质加热，其温度反而降低，有否可能？答：有，在对外作功大于加热量的情况下。3-9“任何没有容积变化的过程就一定不对外做功”这种说法对吗？答：不对，其只是说明不对外做膨胀功。3-10说明以下论断是否正确：（1）气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加；（错）（2）气体膨胀时一定对外作功；（错）（1）气体压缩时一定消耗外功；（对）（2）因设法利用烟气

4、离开锅炉时带走的热量。（对）3-11对如图3-6所示的向绝热刚性容器充气的过程，试分别画出取闭口系统、开口系统和孤立系统的示意图，并分析各种系统的能量关系及写出各自的能量方程。（略）习题3－1安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h，假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。解：（1）＝2.67×105kJ（2）因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以内能的增加为

5、0。空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。3-2.氧弹量热器可用来测量化学反应释放的能量。量热器是一个封闭容器，内置被测物质，放在量热器中。当被测物质发生反应时，热从氧弹传给热器中的水，引起水温升高。搅拌器促使水循环。已知输给搅拌器的功率为0.04KW。在20min内，从氧弹传出热量为1200KJ。由水箱传给外界空气的热量为60KJ。假设水并无蒸发，求水内能的增加。解：由题意得，Q=0.04*20*60+1200=1248KJW=60KJ所以，由Q=U+W得，U=Q-W=1248-60=1188KJ则水内能的增加1188KJ。3-3.有一封闭的刚

6、性水箱充满了温度为20℃，质量为5Kg的水，如图3-15所示水被叶轮和轴的联动机构所搅动，而轮轴则由质量为450Kg的物体下落30m所做的功来带动。若水箱与外界绝热，求在物理降落以后水的平衡温度。取水的比热c=4.1868KJ/(Kg·K)。解：由题意得，W=Mgh=（450*9.8*30）/1000=132.3KJ=cm（T2-T1）=4.1868*5*（T2-293）则，T2=299.2K,t2=26.32℃所以，在物理降落以后水的平衡温度26.32℃。3-4气体在某一过程中吸热12kW，同时热力学能增加20kJ。问此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外所作的功是多少

7、？解:Q=U+W即12=20+W所以W=-8kJ即此过程是压缩过程3－5，有一闭口系统，从状态1经a变化到状态2，如图，又从状态2经b回到状态1；再从状态1经过c变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。过程热量Q（kJ）膨胀功W（kJ）1-a-21072-b-1-7-41-c-2523-6一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。过程Q（kJ）W（kJ）ΔE（kJ）1～21100011002～30100-1003～4-9500-9504～5050-503-71.5kg质量的气体进行一个平衡的膨胀过程，