工程热力学第1-5章习题课学习资料.ppt

工程热力学第1-5章习题课解：取缸内气体为热力系闭口系。首先计算状态1及2的参数：分析：突然取走100kg负载，气体失去平衡，振荡后最终建立新的平衡。虽不计摩擦，但由于非准静态，故过程不可逆，但仍可应用第一定律解析式。过程中质量m不变据由于m2=m1？不可逆外力注意：活塞及其上重物位能增加向上移动了5cm，因此体系对外力作功且 T2=T13、如图，已知活塞与气缸无摩擦，初始时p1=pb，t1=27 缓缓加热，使若m=0.1kg，缸径=0.4m，空气求：过程加热量Q解：据题意可以求出；W弹W斥4、充气问题解：取A为CV.容器刚性绝热忽略动能差及位能差，则 若容器A为刚性绝热初态为真空，打开阀门充气，使压力p2=4MPa时截止。若空气u=0.72T求容器A内达平衡后温度T2及充入气体量m。非稳定开口系由或 流入：hinmin 流出：0 内增：u m解：分别对启动前后气瓶中的空气应用理想气体状态方程，有5：已知：启动柴油机时用空气瓶，开始时，瓶内装有 的压缩空气；启动耗气后，瓶中空气的参数变为问：用去的空气质量是多少？=0.3m3由于因此，有即代入已知数据，得因此，用去的空气质量为6、1kg空气从0.1MPa，100变化到0.5MPa，1000 求：1）2）解：空气、压力不太高，作理想气体处理a)取定值比热容b)取平均比热直线 查表c)取平均比热表查表定比热:u=646.2kJkg;h=904.5kJ/kg平均比热直线:u=729.9kJkg;h=988.1kJ/kg平均比热表:u=732.1kJ/kg;h=990.4kJkg注:定比热误差较大7、某种理想气体作自由膨胀，求：s12。解：1）因容器刚性绝热，气体作自由膨胀即T1=T20又因为是闭口系，m不变，而V2=2V10上述两种结论哪一个对？为什么？?结论：1）必须可逆2）熵是状态参数，故用可逆方法推出的公式也 可用于不可逆过程。3）不可逆绝热过程的熵变大于零。8、0.5kmol某种单原子理想气体，由25，2m3可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。1）画出各过程的p-v图及T-s图；2）计算整个过程的Q，W，U，H及S。2）先求各状态参数解：1）等温过程：热量=膨胀功=技术功放热9、封闭气缸中气体初态p1=8MPa，t1=1300，经过可逆多变膨胀过程变化到终态p2=0.4MPa，t2=400。已知该气体的气体常数Rg=0.287kJ/(kgK)，试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的？比热容为常数，cV=0.716 kJ/(kgK)解：1到2是可逆多变过程，对初，终态用理想气体状态 方程式有所以多变指数多变过程膨胀功和热量故是吸热过程10、某理想气体经历4个过程，如T-s图1）将各过程画在p-v图上；2）指出过程加热或放热，膨胀或压缩。解：1-31-21-41-511、如图，某种理想气体有两任意过程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆绝热线上，试问：uab和uac哪个大？解：考虑过程b c12、利用孤立系统熵增原理证明下述循环发动机是不可能制成的:它从167的热源吸热1000kJ向7的冷源放热568kJ，输出循环净功432kJ。证明：取热机、热源、冷源组成闭口绝热系所以该热机是不可能制成的13、某项专利申请书上提出一种热机，它从167的热源接受热量，向7冷源排热，热机每接受1000kJ热量，能发出0.12kWh的电力。请判定专利局是否应受理其申请，为什么？解：从申请是否违反自然界普遍规律着手故不违反第一定律 根据卡诺定理，在同温限的两个恒温热源之间工作的热机，以可逆机效率最高违反卡诺定理，所以不可能14、气缸内储有1kg空气，分别经可逆等温及不可逆等温，由初态p1=0.1MPa，t1=27压缩到p2=0.2MPa，若不可逆等温压缩过程中耗功为可逆压缩的120%，确定两种过程中空气的熵增及过程的熵流及熵产。（空气取定比热，t0=27）解：可逆等温压缩不可逆等温压缩：由于初终态与可逆等温压缩相同15、某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图，试判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?解：不可能设为制冷循环：符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循环方法1：设为热机循环方法2：设为热机循环设为制冷循环 注意：1）任何循环（可逆，不可逆；正向，反向）第一定律都适用。故判断过程方向时仅有 第一定律是不够的；2）热量、功的“+”、“-”均基于系统，故取系统 不同可有正负差别；3）克氏积分中，不是工质微元熵变此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢