【正文】 根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)的過程方程，可得：5－6 解：查表并插值得到：, 吸熱量為： 需要媒量為：5－7 解：查表得到： 當(dāng)飽和壓力為時(shí)， 所以： 查表得到：當(dāng)時(shí) 過熱蒸汽在汽輪機(jī)中的理想絕熱膨脹過程，熵不變，所以有： 查圖得到：當(dāng)，時(shí)， 所以：5—8 解：查表得到： 當(dāng)飽和壓力為時(shí)， 所以： 加熱后為的干飽和蒸汽 吸熱過程為定容過程，所以吸熱量為 所需時(shí)間為59 解：MPa、℃的蒸汽處于過熱狀態(tài)，k＝： 所以 查圖表并插值得到：理想絕熱過程熵不變，所以有：查表可得： 所以出口速度為：510 解： 查表得到：時(shí)， 所以：511 解：由查表得到： 加熱過程比濕度不變，沿定d線到，在干燥器中經(jīng)歷的是絕熱加濕過程，其焓值近似不變，沿定h線到， 所以干空氣的流量為 濕空氣的流量為 所消耗的熱量為：512 解：由查表得到： 沿定d線到在沿定到得到 析出水量為： 沿定d線到得到 加熱量為：513 解：查表知對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 所以514 解：由查表得到： 加入的水蒸氣的量為： 由及得到：515 解：查表知對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 所以相對(duì)濕度為： 加熱到40oC,絕對(duì)濕度不變，查表得到：516 解: 由查表得到: , 所以： 當(dāng)冷卻到300C時(shí),比容仍為,此時(shí)為濕蒸汽: 查表得: 總傳熱量為 環(huán)境的熵變?yōu)? 蒸汽熵變?yōu)? 金屬球的熵變?yōu)? 總熵變?yōu)?第六章思考題1. 試畫出簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置的系統(tǒng)圖、簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)的pv圖與Ts圖。習(xí) 題52 解：用水蒸氣表：，所以為濕飽和蒸汽。答：未飽和濕空氣：干球溫度濕球溫度露點(diǎn)溫度飽和濕空氣： 干球溫度濕球溫度＝露點(diǎn)溫度8. 在相同的溫度及壓力下，濕空氣與干空氣相比，那個(gè)密度大？答：干空氣的密度大。水蒸氣定壓汽化過程中dT = 0，由此得出結(jié)論，水定壓汽化時(shí)，此結(jié)論是否正確？為什么？答：不正確，因?yàn)槎▔浩^程中發(fā)生了相變，上式只適用于不發(fā)生相變的過程。2. 鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣在定溫過程中是否滿足的關(guān)系？為什么？答：不對(duì)，因?yàn)樗魵獠荒芸醋魇抢硐霘怏w，其內(nèi)能不僅是溫度的函數(shù)，還是壓力的函數(shù)，故此定溫過程內(nèi)能是改變的，不等于0。7. 工質(zhì)由初態(tài)經(jīng)過一不可逆絕熱過程膨脹到終態(tài)，問能否通過一個(gè)絕熱過程使工質(zhì)回到初態(tài)？答：不能，工質(zhì)由初態(tài)經(jīng)過一不可逆絕熱過程膨脹到終態(tài)，其熵增加，要想使其回到初態(tài)，過程的熵必須減少，而絕熱過程是不能使其熵減少的，故不能通過一個(gè)絕熱過程使其回到初態(tài)。（5）不對(duì)，比如系統(tǒng)的理想氣體的可逆定溫壓縮過程，系統(tǒng)對(duì)外放熱，熵減小。3. 熱力學(xué)第二定律可否表述為“機(jī)械能可以全部變?yōu)闊崮埽鵁崮懿豢赡苋孔優(yōu)闄C(jī)械能”？答： 不對(duì)， 必須保證過程結(jié)束后對(duì)系統(tǒng)和外界沒有造成任何影響這一條件。計(jì)算噴管出口截面面積，首先要知道噴管出口截面的參數(shù)，所以噴管的出口截面面積為：328 解：當(dāng)被壓取臨界壓力時(shí)可達(dá)到最大質(zhì)量流量，根據(jù)臨界壓力與初壓的關(guān)系可得：最大質(zhì)量流量為：329 解：首先計(jì)算入口參數(shù)所以臨界壓力，即被壓為：最大質(zhì)量流量為：由絕熱過程方程可得到出口比容為：所以出口流速為：330 解：溫度計(jì)測(cè)量的是空氣的滯止溫度，所以空氣實(shí)際溫度為：331 解：如果在噴管中氣體是理想的流動(dòng)，即為可逆絕熱穩(wěn)定流動(dòng)，則根據(jù)過程方程，可得到理論出口參數(shù)為：所以理論出口流速為：所以實(shí)際出口流速為：所以實(shí)際出口溫度為：由理想氣體的狀態(tài)方程可得到：所以噴管中氣體的流量為：332 解：滯止溫度分別為： 滯止壓力分別為：第四章思考題1. 循環(huán)的熱效率公式 和 有何區(qū)別？各適用什么場(chǎng)合？ 答：前式適用于各種可逆和不可逆的循環(huán)，后式只適用于可逆的卡諾循環(huán)。38 解：理想氣體可逆多變過程對(duì)外作的功和吸收的熱量分別為：兩式相除，并考慮到，可得到：由多方過程的過程方程可得到：所以有：把值帶入多方過程功的表達(dá)式中，可求出：所以有：3－10 解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，每小時(shí)產(chǎn)生煙氣的體積為：所以可得到煙囪出口處的內(nèi)直徑為：3－11解：因?yàn)榧俣ㄈ細(xì)饩哂欣硐霘怏w的性質(zhì)，查空氣平均比定壓熱容表得：所以過程中燃?xì)獾撵刈優(yōu)椋河捎陟販p少，對(duì)于可逆過程，熵減少意味著過程是放熱過程3－12 解：根據(jù)剛性容器A和彈性球B中氣體的初態(tài)參數(shù)，可求出A和B中包含的氣體質(zhì)量分別為：打開閥門，重新平衡后，氣體溫度依然保持不變，球內(nèi)壓力（也即總壓力）和球的直徑成正比，故設(shè)：帶入彈性球B的初始體積和壓力值可得到：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有：所以，球B終態(tài)的壓力和體積分別為：3－13 解：假設(shè)氣體的定壓和定容比熱容都是常數(shù)，首先計(jì)算此理想氣體的氣體常數(shù)和定壓、定容比熱容：所以其焓變和熵變分別為：314 解：設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為。習(xí) 題31 解：設(shè)定熵壓縮過程的終態(tài)參數(shù)為，而定溫壓縮過程的終態(tài)參數(shù)為,根據(jù)給定的條件可知：又因?yàn)閮蓚€(gè)終態(tài)的熵差為，固有：所以有：對(duì)于定熵壓縮過程有：所以：32 解：設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為，閥門開啟時(shí)氣體的參數(shù)為，閥門重新關(guān)閉時(shí)氣體的參數(shù)為，考慮到剛性容器有：，且。其仍遵循邁耶公式，因?yàn)椋?. 有人認(rèn)為由理想氣體組成的封閉系統(tǒng)吸熱后，其溫度必定增加，這是否完全正確？你認(rèn)為哪一種狀態(tài)參數(shù)必定增加？答：不正確，因?yàn)閷?duì)于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能是僅是溫度的單值函數(shù)，如果在過程中吸熱的同時(shí)對(duì)外作正功，當(dāng)作的正功大于吸熱量，其內(nèi)能必然減少，溫度必然降低。7. 凡質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元?dú)怏w，其摩爾分?jǐn)?shù)是否也一定較大？試舉例說明之。（4）的壓縮過程，在p－v圖上，壓縮過程體積減小，過程從幾條曲線的交點(diǎn)A向上；在T－s圖上，過程從幾條曲線的交點(diǎn)A向上。答：（1）空氣升溫、升壓、又放熱有：此多變過程如圖所示，在p－v圖上，此過程為沿著幾條曲線的交點(diǎn)A向上，即沿壓力和溫度增加的方向；在Ts圖上此過程為沿著幾條曲線的交點(diǎn)A向上?？赡娑▔杭訜徇^程有：所以此過程為過原點(diǎn)的射線2，且向上。由比熱容的定義，并考慮到工質(zhì)的物態(tài)方程可得到：由此可以看出，如果工質(zhì)的內(nèi)能不僅僅是溫度的函數(shù)時(shí)，則此工質(zhì)的比熱容也就不僅僅是溫度的函數(shù)了。211 解：此過程為開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)過程，忽略進(jìn)出口工質(zhì)的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能變化，則有：由穩(wěn)定流動(dòng)過程進(jìn)出口工質(zhì)的質(zhì)量守恒可得到：所以整個(gè)系統(tǒng)的能量平衡式為：故發(fā)電機(jī)的功率為：212 解：由于過程是穩(wěn)定流動(dòng)過程，氣體流過系統(tǒng)時(shí)重力位能的變化忽略不計(jì)，所以系統(tǒng)的能量平衡式為:其中，氣體在進(jìn)口處的比焓為：氣體在出口處的比焓為：氣體流過系統(tǒng)時(shí)對(duì)外作的軸功為：所以氣體流過系統(tǒng)時(shí)對(duì)外輸出的功率為：第三章思考題1. 理想氣體的和之差及和之比是否在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)？答：理想氣體的和之差在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)，而和之比不是。對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)，工質(zhì)的技術(shù)功等于膨脹功與流動(dòng)功差值的代數(shù)和。 （3）Q1a2大。錯(cuò)，比如多變過程，當(dāng)n大于1，小于k時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低。對(duì)，比如多變過程，當(dāng)n大于k時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)邊膨脹邊放熱。對(duì)，因?yàn)楦鶕?jù)熱力學(xué)第二定律，氣體是不可能自壓縮的，要想壓縮體積，必須借助于外功。 （3）不能在坐標(biāo)圖上表示此過程，因?yàn)椴皇菧?zhǔn)靜態(tài)過程。由于有引風(fēng)機(jī)的抽吸，鍋爐設(shè) 備的煙道中的壓力將略低于大氣壓力。6. 沒有盛滿水的熱水瓶，其瓶塞有時(shí)被自動(dòng)頂開，有時(shí)被自動(dòng)吸緊，這是什幺原因？答：水溫較高時(shí)，水對(duì)熱水瓶中的空氣進(jìn)行加熱，空氣壓力升高，大于環(huán)境壓力，瓶塞被自動(dòng)頂開。3． 當(dāng)真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈大還是愈??？答：真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈小?？梢娖胶獗胤€(wěn)定，而穩(wěn)定未必平衡。而穩(wěn)定狀態(tài)則是不論有無(wú)外界影響，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。若工質(zhì)的壓力不變，測(cè)量其壓力的壓力表或真空計(jì)的讀數(shù)可能變化，因?yàn)闇y(cè)量所處的環(huán)境壓力可能發(fā)生變化。不可逆過程是指不論用任何曲折復(fù)雜的方法都不能在外界不遺留任何變化的情況下使系統(tǒng)回復(fù)到初態(tài)，并不是不能回復(fù)到初態(tài)。習(xí) 題11 解：1. 2. 3. 4. 12 圖18表示常用的斜管式微壓計(jì)的工作原理。 （2）空氣對(duì)外不做功。 ⑵ 氣體被壓縮時(shí)一定消耗外功。 ⑷ 氣體邊膨脹邊放熱是可能的。 ⑹ 對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低，這種情況不可能。(2)一樣大。對(duì)于有工質(zhì)組成的簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)，工質(zhì)在穩(wěn)定流動(dòng)過程中所作的膨脹功包括三部分，一部分消耗于維持工質(zhì)進(jìn)出開口系統(tǒng)時(shí)的流動(dòng)功的代數(shù)和，一部分用于增加工質(zhì)的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能，最后一部分是作為熱力設(shè)備的軸功。105 kJ，所以必須外加取暖設(shè)備，供熱量為：210 解：取容器內(nèi)的氣體作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)終態(tài)體積為：過程中系統(tǒng)對(duì)外所作的功為：所以過程中系統(tǒng)和外界交換的熱量為：為吸熱。這種物質(zhì)的比熱容不一定僅是溫度的函數(shù)。因?yàn)榭赡娑ㄈ菁訜徇^程容積v不變，過程中系統(tǒng)內(nèi)能增加，所以為曲線1，從下向上。5. 將滿足空氣下列要求的多變過程表示在圖圖上 ⑴ 空氣升壓，升溫，又放熱； ⑵ 空氣膨脹，升溫，又放熱；( 此過程不可能) ⑶ 的膨脹過程，并判斷、的正負(fù)；⑷ 的壓縮過程，判斷、的正負(fù)。此過程為放熱，對(duì)外做功，內(nèi)能減少。答：理想氣體的內(nèi)能和焓都是溫度的單值函數(shù)，因此在圖上，定內(nèi)能和定焓線為一條平行于T軸的直線，只要知道初態(tài)和終態(tài)的溫度，分別在圖上找到對(duì)應(yīng)溫度下的定內(nèi)能和定焓直線，就可以確定內(nèi)能和焓的變化值。因?yàn)槔硐牖旌蠚怏w的比熱力學(xué)能為：其中xi是摩爾組分，而ui是溫度的單值函數(shù)，所以理想混合氣體的比熱力學(xué)能不僅是溫度的函數(shù)，還是成分的函數(shù)，或者說對(duì)于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能僅是溫度的單值函數(shù)。所以對(duì)于亞聲速氣流，漸縮管適用于做噴管，漸擴(kuò)管適用于做擴(kuò)壓管，縮放管適用于做噴管；對(duì)于超聲速氣流，漸縮管適用于做擴(kuò)壓管，漸擴(kuò)管適用于做噴管。終態(tài)時(shí)，兩側(cè)的壓力相同，即，對(duì)兩側(cè)分別寫出狀態(tài)方程，聯(lián)立求解可得到終態(tài)時(shí)的壓力為：34 解：由于Ar可看作理想氣體，理想氣體的內(nèi)能時(shí)溫度的單值函數(shù)，過程中內(nèi)能不變，故終溫，由狀態(tài)方程可求出終壓為：熵的變化為：35 解：由于活塞和氫氣側(cè)氣缸均是絕熱的，所以氫氣在過程中沒有從外界吸入熱量，可看可逆絕熱過程，所以氫氣的終溫為：根據(jù)狀態(tài)方程可得到終態(tài)時(shí)氫氣的體積：所以，空氣終態(tài)的體積為：故空氣的終溫為：把空氣和氧氣作為熱力學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得到外界加入的熱量為：36 解：選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的初壓為：當(dāng)去掉一部分負(fù)載，系統(tǒng)重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其終壓為：過程可看作可逆絕熱膨脹過程，所以：所以，活塞的上升距離為：37 解：⑴ 定溫：，由理想氣體的狀態(tài)方程可得到初終態(tài)的體積：所以氣體對(duì)外所作的功和吸收的熱量分別為：⑵ 定熵：相當(dāng)于可逆絕熱過程，氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為： 終溫為：⑶ n=：為多方過程，根據(jù)過程方程可得到氣體的終溫為：氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為：3－7解：（1）如果放氣過程很快，瓶?jī)?nèi)氣體來(lái)不及和外界交換熱量，同時(shí)假設(shè)容器內(nèi)的氣體在放氣過程中，時(shí)時(shí)處于準(zhǔn)平衡態(tài)，過程可看作可逆絕熱過程，所以氣體終溫為：瓶?jī)?nèi)原來(lái)的氣體質(zhì)量為：放氣后瓶?jī)?nèi)氣體的質(zhì)量為：所以放出的氧氣質(zhì)量為：（2）閥門關(guān)閉后，瓶?jī)?nèi)氣體將升溫，直到和環(huán)境溫度相同，即,壓力將升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得到，最終平衡時(shí)的壓力為：（3）如果放氣極為緩慢，以至瓶?jī)?nèi)氣