哈工大工程熱力學習題答案——楊玉順版-wenkub
2023-07-03 21:02:25 本頁面
【正文】 耗外功；有摩擦時，壓縮時，故消耗更多的外功。 如果用 來分析這一過程，因為，必有，又因為是膨脹過程，所以，即這與前面的分析得出的矛盾，得出這一錯誤結(jié)論的原因是自由膨脹是自由膨脹是一個非平衡過程，不能采用這個式子來進行分析，否則將要得到錯誤的結(jié)論。而對于能量方程來說，其循環(huán)積分：雖然： 但是： 所以： 因此熱量不是狀態(tài)參數(shù)。因為 ， 對閉口系將 代入第一式得 即 。熱力系經(jīng)歷不同的過程與外界交換的熱量是不同的；而熱力學能指的是熱力系內(nèi)部大量微觀粒子本身所具有的能量的總合，是與熱力過程無關(guān)而與熱力系所處的熱力狀態(tài)有關(guān)的狀態(tài)量。簡言之，熱量是熱能的傳輸量，熱力學能是能量？的儲存量。3. 能量方程 （變大） 與焓的微分式 （變大） 很相像，為什么熱量 q不是狀態(tài)參數(shù)，而焓 h 是狀態(tài)參數(shù)？答：盡管能量方程 與焓的微分式 （變大）似乎相象，但兩者的數(shù)學本質(zhì)不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。4. 用隔板將絕熱剛性容器分成A、B兩部分（圖213），A部分裝有1 kg氣體，B部分為高度真空。5. 說明下列論斷是否正確： (1) 氣體吸熱后一定膨脹，熱力學能一定增加； (2) 氣體膨脹時一定對外作功； (3) 氣體壓縮時一定消耗外功。所以無論有無摩擦，也不論是否吸熱或放熱，氣體壓縮時一定消耗外功的。 PS為公制馬力的符號，1 PS = 75 kgf?m/s。22 某機器運轉(zhuǎn)時，由于潤滑不良產(chǎn)生摩擦熱，使質(zhì)量為 150 kg的鋼制機體在 30 min內(nèi)溫度升高 50 ℃。24 有一閉口系，從狀態(tài)1經(jīng)過a變化到狀態(tài)2（圖214）；又從狀態(tài)2經(jīng)過b回到狀態(tài)1；再從狀態(tài)1經(jīng)過c變化到狀態(tài)2。根據(jù)閉口系能量方程的積分形式：2—b—1： 1—a—2： 1—c—2： 將所得各值填入上表空中即可※ 此題可以看出幾點： 圖 2－14 不同熱力過程，閉口系的熱量 Q 和功 W 是不同的，說明熱量與功是與過程有關(guān)的物理量。[解] ： (1)由于液體是不可壓縮的，所以外界對流體所作的功為零： W = 0 (2)由閉口系能量方程：Q ＝ΔU + W 因為絕熱， Q ＝ 0又不作功 W = 0所以 ΔU = 0 即液體的熱力學內(nèi)能沒有變化。28 一汽車以 45 km/h 的速度行駛，每小時耗油 m3。29 有一熱機循環(huán)，在吸熱過程中工質(zhì)從外界獲得熱量 1 800 J，在放熱過程中向外界放出熱量 1 080 J，在壓縮過程中外界消耗功 700 J。過 程q /（kJ/kg）wt /（kJ/kg）Dh /（kJ/kg）1201823034011424102094[答案]： 過程 1－2 Wt ＝ －18kJ/kg 過程 2－3 q = 3218 kJ/kg ΔH = 3218 kJ/kg 過程 3－4 Wt ＝ 1142kJ/kg 過程 4－1 q = － 2049 kJ/kg第三章 熱力學第二定律例 題例31 先用電熱器使 20 kg、溫度t0=20 ℃的涼水加熱到t1=80 ℃，然后再與40 kg、溫度為 20 ℃的涼水混合。[編題意圖] 實際過程中熵產(chǎn)的計算是本章的重點和難點之一，本題的目的在于檢測和練習電熱器加熱造成的熵產(chǎn)和不等溫水混合過程中的熵產(chǎn)的分析計算。[求解步驟]設(shè)混合后的溫度為t，則可寫出下列能量方程：即 從而解得 t = 40 ℃ （T = K）電加熱過程引起的熵產(chǎn)為 = kJ / K 混合過程造成的熵產(chǎn)為 總的熵產(chǎn) 由于本例中無熵流（將使用電熱器加熱水看作水內(nèi)部摩擦生熱），根據(jù)式（412）可知，熵產(chǎn)應(yīng)等于熱力系的熵增。熵是狀態(tài)參數(shù)，它的變化只與始末狀態(tài)有關(guān)，而與經(jīng)歷的先電加熱再混合的具體過程無關(guān)。 不考慮散熱損失；空氣和水都按定比熱容計算。K）。[求解步驟](1) 換熱設(shè)備中進行的是不作技術(shù)功的穩(wěn)定流動過程。不考慮散熱損失。[解題思路] 功損是摩擦造成的，它轉(zhuǎn)化為熱產(chǎn)，可由溫差乘以比熱求得，而可用能的損失是由孤立系的熵增亦即熵產(chǎn)造成的，它可以環(huán)境溫度乘以孤立系熵增（熵產(chǎn)）求得。這一差值也就是 500 kg、60 ℃的水（對 20 ℃的環(huán)境而言）的可用能。功損可以表示為，而可用能不可逆損失可以表示為。由于管道、閥門的阻力和散熱，到車間時壓力降為 MPa，溫度降為 298 K。也可以用孤立系熵增與大氣溫度乘積求出，即用來計算，本例題中給出兩種計算方法。求該換熱設(shè)備損失的可用能（已知大氣溫度為 20 ℃）。所以，根據(jù)式（43
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