合工大热工基础习题讲解 工程热力学部分课件.ppt

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1、第一章基本概念1-1解：1-8一气球直径为0.3m，球内充满压力为150kpa的空气。由于加热，气球直径可逆地增大到0.4m.已知空气压力正比于气球直径而变化，求该过程空气所作功。解：设气球直径为x，则第一章基本概念1-917.6kJ第二章2-4求过程a-d-b中工质与外界交换的热量。pvabcd当工质沿曲线从b返回a时，外界对系统做功30kJ，求此过程中工质与外界交换的热量；如果求过程a-d、d-b与外界交换的热量。解（1）由题设过程a-c-b的吸热和作功可以求得ab状态热力学能的差值本题涉及的知识点就是热一律的闭口形式以及热力学能是状态量与过程无

2、关，热量是过程量与过程有关分析过程a-d-b交换的热量（2）b～a过程，（3）过程a-d、过程d-b2-5解2-7解（1）确定空气的初始状态参数（2）确定空气的终了状态参数（4）对外做功换热量活塞上升的距离为5cm，过程中吸热为98J（3）上升距离过程为非准平衡过程，不用积分公式例题：空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数为压缩后的参数是假定在压缩过程中，每千克空气的热力学能增加146kJ，同时向外放出热量50kJ，压气机每秒钟生产压缩空气10kg。试求：(1)压缩过程中对每千克空气所做的功；(2)每生产1千克的压缩气体所需的功；(3)带动此压气机

3、至少要多大功率的电动机?解(1)压缩过程进、排气阀们关闭。取气缸中气体为系统，如图（a）所示，热力系为闭口系。由闭口系能量方程得(2)压缩空气的生产过程可视为气体连续进入气缸、受压缩后又连续排出的稳定流动过程。因此以气体进出口、气缸内壁及活塞左端面所围空间为热力系，如图(b)所示，可认为是开口系的稳定流动系统。能量方程为进出口动能差，势能差可忽略不计，则压缩机所需输入的轴功（3）功率2-11(1)将整个燃气轮机组取为开口系，工质经稳定流动过程，当忽略动、位能的变化时，整个系统能量平衡式为图2燃气轮机装置即(2)由能量平衡式带入数据可得第三章作业3-2

4、3-33-173-233-2解（1）筒内温度（2）因加热而失掉的空气注意温度单位3-3解（1）求平衡时的温度（℃）取整个汽缸为系统。因为绝热Q=0；因为刚性容器W=0由热力学第一定律得t2=30℃(3)平衡时的压力（MPa)3-17解3-23解每千克气体热力学能和熵的变化作业3-53-73-144-14-44-64-104-113-5解(1)求空气的终温依题意：氢气经历的过程为可逆绝热过程，空气经历的是多变过程。（2）求外界加入的热量把空气和氢气一起作为一个封闭系统，该系统不对外界做功3-7解（1）定温过程2）定熵过程3）n=1.2的多变过程3-11

5、解假定燃气具有空气的性质,则查附表2得到可逆过程,熵的减少意味着放热3-141kmol的理想气体，从初态绝热膨胀到原来体积的2倍。已知气体的、试确定在下述情况下气体的终温、对外所做的功及熵的变化量，并将过程表示在p-v与T-s图上：（1）可逆绝热膨胀（2）气体向真空自由膨胀。解：1）可逆绝热膨胀根据可逆绝热膨胀的过程特征可知，（2）气体向真空自由膨胀。因为是自由膨胀，对外作功为0，又因为是绝热膨胀，气体与外界交换热量为0，由热力学第一定律因为气体是理想气体，其热力学能仅仅与温度有关，热力学能变化为零，其温度变化为零，注意：自由膨胀过程为典型的不可逆过

6、程，并非等温过程、更非等压过程。4-1可用三种方法做，都可以得到设计不合理方法1卡诺定律结论不合理另外可以用克劳修斯不等式或熵增原理求解4-4解4-6解(1)过程无摩擦，又无温差，可视作可逆定温过程当把热源和理想气体合为一个孤立系统时，总熵变为0（2）温差传热，造成不可逆性，总熵变大于0.理想气体的熵变不变，变化的是热源的熵变3）过程既有摩擦，又有温差，不可逆性更大，理想气体的熵变不变，变化的是热源熵变和总熵变4-104-11解：刚性容器，体积不变，利用理想气体状态方程求熵变注意比定容热容的求法