工程热力学习题课.ppt

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1、习题课12一、判断对错题1.各种气体的气体常数都相同。2.在相同的温度和压力下，各种气体的摩尔体积相同。3.理想气体热力学能和焓都是温度的单值函数。4．理想气体的定压摩尔热容与定容摩尔热容的差值与状态无关，与气体种类有关。5．理想气体的比热容都是常数。(×)(×)(×)(√)(√)二、思考题1.当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。2.不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。不可逆过程是指不论用任何方法都不

2、能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。33.绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。问：⑴ 空气的热力学能如何变化？⑵ 空气是否作出了功？⑶ 能否在坐标图上表示此过程？为什么？答：（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。（2）空气对外不做功。（3）不能在坐标图上以实线表示此过程，因为不是准静态过程。44.“任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力

3、功等等，如果只考虑容积功的话，那么没有容积变化的过程就一定不对外作功。5.试比较下图所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小:⑴W12与W1a2；(2)△U12与△U1a2；(3)Q12与Q1a2答：（1）W1a2大。（2）一样大。（3）Q1a2大。56.下列说法是否正确？(1)气体膨胀时必须对其加热。答：错，比如气体向真空中绝热自由膨胀，不用对其加热。(2)气体边被压缩边吸入热量是不可能的。答：错，根据热力学第一定律，Q=△U+W，压缩W为-，吸热Q为+，气体边被压缩边吸入热量取决于△U6三、计

4、算题如图所示，一刚性活塞，一端受热，其他部分绝热，内有一不透热的活塞，活塞与缸壁之间无摩擦。现自容器一端传热，Q=20kJ，由于活塞移动对B做功10kJ。（1）B中气体的热力学能变化△UB；（2）A和B总的热力学能变化△UA+B。AB72.定量工质，经历了一个由四个过程组成的循环，试填充下表中所缺的数据。过程Q/ kJW/ kJΔU/ kJ1-2013902-303953-40－10004-10解：求解依据：对于过程：对于循环：8过程Q/kJW/kJDU/kJ1-21390013902-30395-395

5、3-4-10000-10004-10-5593.一闭口系从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5kJ，而系统对外做功为30kJ，如图所示。（1）若沿1-4-3途径变化时，系统对外做功15kJ，求过程中系统与外界传递的热量。（2）若系统从状态3沿图示曲线途径到达状态1，外界对系统做功6kJ，求该过程中系统与外界传递的热量。（3）若U2=175kJ，U3=87.5kJ，求过程2-3传递的热量及状态1的热力学能。11H4.如图所示的气缸，其内充以空气。气缸截面积A=100cm2，活塞距底面高

6、度H=10cm。活塞及其上重物的总重量G1=195kg。当地的大气压力p0=771mmHg，环境温度t0=27℃。若当气缸内气体与外界处于热力平衡时，把活塞重物取去100kg，活塞将突然上升，最后重新达到热力平衡。假定活塞和气缸壁之间无摩擦，气体可以通过气缸壁和外界充分换热，试求活塞上升的距离和空气对外作的功及与环境的换热量。若汽缸壁和活塞都是绝热的，两者之间不存在摩擦，此时活塞上升的距离如何？气体的最终状态又如何？已知，空气的。125. 2kg的气体从初态按多变过程膨胀到原来的3倍，温度从300℃下降至

7、60℃，已知该过程膨胀功为100kJ自外界吸热20kJ，求气体的cp和cv各是多少？解法1：由题已知：V2=3V1，由多变过程状态方程式得：由多变过程计算功公式：故将代入热量公式13得k=1.6175cp=cv·k=0.1666×1.6175=0.2695kJ/(kg·K)解法2：根据热力学第一定律求得：由此求的cp，cv。146.容器中盛有温度为150℃的4kg水和0.5kg水蒸气。现对容器加热，工质所得热量Q=4000kJ。试求容器中工质热力学能的变化和工质对外作的膨胀功。（设活塞上的作用力不变，活塞

8、和外界绝热，并与器壁无摩擦。）157.一绝热缸体气缸，被一导热的无摩擦活塞分成两部分。最初活塞被固定在某一位置，气缸的一侧储有压力为0.2Mpa、温度为300K的0.01m3的空气，另一侧储有同容积、同温度的空气，其压力为0.1Mpa。去除销钉，放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设空气的比热容是定值。求：(1)平衡时的温度？(2)平衡时的压力？AB8.两端封闭而且具有绝热壁的气缸，被可移动、无摩擦、绝热的活塞分为体积相同