2022年工程热力学课后作业答案第五版 .pdf

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1、优秀学习资料欢迎下载31 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）热力系：礼堂中的空气。闭口系统根据闭口系统能量方程WUQ因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。60/204002000Q2.67105kJ （1）热力系：礼堂中的空气和人。闭口系统根据闭口系统能量方程WUQ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

2、量，所以内能的增加为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。35，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-2 10 x1 2-b-1 -7 -4 1-c-2 x2 2解：闭口系统。使用闭口系统能量方程(1)对 1-a-2 和 2-b-1 组成一个闭口循环，有WQ精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下

3、载即 10（ 7） x1+（ 4）x1=7 kJ (2)对 1-c-2 和 2-b-1 也组成一个闭口循环x2（ 7） 2+（ 4）x2=5 kJ (3)对过程 2-b-1，根据WUQ)4(7WQU3 kJ 3-6 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） E（kJ）12 1100 0 1100 23 0 100 -100 34 -950 0 -950 45 0 50 -50 解：同上题3-7 解：热力系： 1.5kg 质量气体闭口系统，状态方程：bavp)85115 .1()85225.1(5.1vpvpU90kJ 由状态方程得1000a*0.2

4、+b 200=a*1.2+b 解上两式得：a=-800 b=1160 则功量为2.12.02211160)800(21 5. 15 .1vvpdvW900kJ 过程中传热量WUQ990 kJ 38 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。解：热力系：左边的空气系统：整个容器为闭口系统过程特征：绝热，自由膨胀根据闭口系统能量方程WUQ精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页优秀学习

5、资料欢迎下载绝热0Q自由膨胀 W 0 因此 U=0 对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得KTTTTmcv300120) 12(根据理想气体状态方程161211222pVVpVRTp100kPa 3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500 kPa ，25。充气开始时，罐内空气参数为 100 kPa ，25。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。解：开口系统特征：绝热充气过程工质：空气（理想气体）根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。dEhmhm00220没有流出工质m2=0 dE=dU=(mu)cv2-(

6、mu)cv1终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2-mcv1mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0 (1) h0=cpT0 ucv2=cvT2 ucv1=cvT1 mcv1=11RTVpmcv2 =22RTVp代入上式 (1)整理得21) 10(1212ppTkTTTkTT=398.3K 310 供暖用风机连同加热器，把温度为01 t的冷空气加热到温度为2502t，然后送入建筑物的风道内，送风量为0.56kg/s ，风机轴上的输入功率为1kW ，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度； （2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不

7、可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？解：开口稳态稳流系统（1）风机入口为0则出口为310006.156.01000CpmQTQTCpm1.7878. 112ttt精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载空气在加热器中的吸热量)78.1250(006.156.0TCpmQ138.84kW (3) 若 加 热 有 阻 力 ， 结 果1仍 正 确 ； 但 在 加 热 器 中 的 吸 热 量 减 少 。 加 热 器 中)111(22212vPuvPuhhQ，p2 减小故吸热减小。311 一只 0.

8、06m3的罐，与温度为27、压力为7MPa 的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流进罐内，压力达到5MPa 时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少？解：热力系：充入罐内的气体由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程mumhKkTTccTvp4203004. 100罐内温度回复到室温过程是定容过程5420300122PTTp3.57MPa 312 压力为 1MPa 和温度为 200的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的； （

9、2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要1MPa 的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度？解:（1）同上题4734.10kTT662K=389（2）wuhh=cpT0 L=kp RTpVkpAppAkdppAdLw212121T=05.0TRccvp552K=279同（ 2）只是 W 不同RTpVpdVwT=00TTRccvp473K200313 解：hW对理想气体Tchp精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -

10、第 4 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载Tcuv314 解： （1）理想气体状态方程293*21212ppTT586K （2）吸热：TkRRTVpTmcQv1112500kJ 3-15 解：烟气放热等于空气吸热1m3空气吸取 1.09 m3的烟气的热24509.1Q267kJ 01.11293.1267vcQt205t2=10+205=215 3-16 解：3)21(2211hmmhmhmTchp代入得：330473210773*120)21(2211cmmcTmcTmT582K 309317 解：等容过程Rcckpp1.4 112112kvpvpkRTRTmTcmQv37.5kJ 3-18

11、 解：定压过程T1=287103.0104 .206813mRVp=216.2K T2=432.4K 内能变化：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页优秀学习资料欢迎下载2.216)287.001.1 (1tmcUv156.3kJ 焓变化：3.1564. 1UkH218.8 kJ 功量交换：306.0122mVV03.04.2068)12(VVppdVW62.05kJ热量交换：05.623.156WUQ=218.35 kJ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页