【正文】 ?。如果可能，它們作功（包括膨脹功和技術(shù)功，不考慮摩擦）和吸熱的情況如何？如果它 們是多變過(guò)程，那么多變指數(shù)在什么范圍內(nèi)？在壓容圖和溫熵圖中位于什么區(qū)域？ qP ↑V ↑f 答：圖 f、 g所示的就是比容和壓力同時(shí)增大或減小的過(guò)程，如果不考慮摩擦，內(nèi)部又是平衡的話，則所作功及吸熱情況如圖 h、 i所示。 [解 ]： (1) 8 . 3 1 4 4 1 / 2 0 . 1 8 3 0 . 4 1 2 0 /( )RMR k J k g KM?? ? ? ? (2) 330 . 4 1 2 0 2 7 3 . 1 5 1 0 / 1 0 1 3 2 5 1 . 1 1 0 7 /s tds tds tdRTv m k gP? ? ? ? ? 31 / 1 / 1. 11 07 0. 90 04 /std stdv k g m? ? ? ? (3) 00 1 .0 3 0 0 .4 1 2 0 0 .6 1 8 /( )vpC C R k J k g K? ? ? ? ? ? 0 1 . 3 0 1 .6 6 6 70 .6 1 8pvoCC? ? ? ? 32 容積為 m3的壓縮空氣儲(chǔ)氣罐 ，原來(lái)壓力表讀數(shù)為 MPa，溫度為 18 ℃。 [解 ]：在給定的條件下，空氣可按理想氣體處理，關(guān)鍵在于求出充氣前后的容積，而這個(gè)容積條件已給出，故有2 1 2 1212 1 2 121 52 18ggP V P V P PVm m mR T R T R T TB P B PVRtkg??? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ?? ? ???? ? ? ???? ? ? ???? 33 有一容積為 2 m3的氫氣球，球殼質(zhì)量為 1 kg。混合物中汽油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 6%，汽油的摩爾質(zhì)量為 114 g/mol。 [解 ]： (1) 混合氣體的質(zhì)量成分可由 (311)式求得： 222() () 0 . 1 4 5 0 7 0 . 0 5 65 0 7 5 1 2 5C O C Om ix C Oig m g mg m m m? ?? ? ? ? ???? 氣氣 空 氣 22() 0 . 0 6 5 0 + 0 . 2 3 2 7 5 0 . 1 6 3 2125O i im ix Oigmg m? ??? ? ?? 22() 0 . 0 5 5 0 0 . 0 2125HOm ix H Oigmg m? ?? ? ?? 氣 22() 0 . 7 5 5 0 + 0 . 7 6 8 7 5 0 . 7 6 0 8125N i im ix Nigmg m? ??? ? ?? (2) 混合氣 體的平均分子量可由 (320)式求得 11 2 8 . 8 6 9 7/ 0 . 0 5 6 / 4 4 . 0 1 1 0 . 1 6 3 2 / 3 2 . 0 0 0 . 0 2 / 1 8 . 0 1 6 0 . 7 6 0 8 / 2 8 . 0 1 6m ixiiM gM? ? ?? ? ?? (3)混合氣體的氣體常數(shù)可由 (321)式求得： 8 3 1 4 . 4 1 2 8 7 . 0 0 3 7 /( )2 8 . 8 6 9 7Mm ixm ixRR J k g KM? ? ? ? 36 同習(xí)題 35。 222 / / C O C OCOiigMgM? ? ? ? ?? ? ? ? 222 / 0 . 1 6 3 2 / 3 2 0 . 1 4 7 2/ 0 . 0 3 4 6 3 8OOOiigMgM? ? ? ?? 222 / 0 . 0 2 / 1 8 . 1 0 6 0 . 0 3 2 0/ 0 . 0 3 4 6 3 8H O H OHOiigMgM? ? ? ?? 222 / 0 . 7 6 0 8 / 2 8 . 0 1 6 0 . 7 8 4 0/ 0 . 0 3 4 6 3 8NNNiigMgM? ? ? ?? (2)各組分氣體的分壓力可由 (322)式求得： 22 67 367CO m ix COP P M P a?? ? ? ? ? 22 72 472O m ix OP P M P a?? ? ? ? ? 22 2 32H O m ix H OP P M P a?? ? ? ? ? 22 40 840N m ix NP P M P a?? ? ? ? ? (3)混合氣體的總?cè)莘e可由理想氣體的 狀態(tài)方程求得： 31 2 5 2 8 7 . 0 0 3 7 3 0 0 1 0 7 . 6 2 6 40 . 1 1 0 6m ix m ix m ixm ixm ixm R TVmP ??? ? ?? 13 (4) 混 合 氣 體 在 300K 時(shí) 的 總 內(nèi) 能 可 由30000m ix m ix m ix m ix i vU m u m g c id T?? ?計(jì)算? ?? ?? ?42 3 41 2 3013 2 6 3 9 4322 3 41. 35 90 0. 79 55 0. 16 9712 .5 0. 05 6 0. 50 58 0. 18 89 2 30 0 10 30 0 10 30 0 10 30 02 3 40. 43 41 0. 18 100. 16 32 0. 80 56 0. 25 98 30 0 10 30 02i i im ix m ix i i iia a aU m g a R T T T T?? ? ??????? ? ? ? ? ???????????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ?6 3 9 43 2 6 3 9 43 2 6 3 9 40. 02 74 810 30 0 10 30 0340. 56 08 0. 28 84 0. 10 250. 76 08 1. 03 16 0. 29 68 30 0 10 30 0 10 30 0 10 30 02 3 41. 06 8 0. 58 61 0. 19 950. 02 1. 78 95 0. 46 15 30 0 10 30 0 10 30 0 10 30 02 3 4??? ? ?? ? ???? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???12 5 ( 0. 09 6 14 9. 40 3 0. 16 32 18 1. 70 1 0. 76 08 22 0. 3 04 0. 02 40 8. 07 7 )26 72 3. 62 5 kJ????? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? 37 定比熱容理想氣體，進(jìn)行了 1 4 3兩個(gè)定容過(guò)程以及 1 2 3兩個(gè)定壓過(guò)程（圖 318）。該氧氣瓶放于儲(chǔ)藏艙內(nèi)長(zhǎng)期未使用，檢查時(shí)氧氣瓶壓力表讀數(shù)為 MPa，儲(chǔ)藏室當(dāng)時(shí)溫度為 17 ℃?？諝獬鯗?1=30 ℃，空氣預(yù)熱器的散熱損失為 5 400 kJ/h。2t由熱力學(xué)第一定律可知，空氣吸收的熱量等于空氣經(jīng)過(guò)預(yù)熱器后的焓升： 39。 39。 39。 39。試按理想氣體計(jì)算每千克空氣吸收的熱量及熵的變化： (1) 按定比熱容計(jì)算； (2) 利用比定壓熱容經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算； 15 (3) 利用熱力性質(zhì)表計(jì)算。 [解 ] ： (1)、 (2)要求的兩個(gè)過(guò)程在 PV圖和 TS圖中表示如圖 a、 b所示。001 1 1 239。10. 15l n 2. 17 76 0 1. 70 20 3 0. 28 71 l n300 0. 154000. 34 06 3 /( )v T TPs s s RPk J k g K? ? ? ? ? ? ? ???? 或 2 1 2 139。 17 (1)、 (2)兩個(gè)過(guò)程的傳熱量 q和作功量 W是不同的，說(shuō)明 q、 W與具體過(guò)程有關(guān)：定壓過(guò)程的 吸熱量和 作功量 都 比先定溫后定容過(guò)程要多。 [解 ] ：依題意計(jì)算過(guò)程如下： (1)定溫過(guò)程計(jì)算 21 n 1 300 l n154 .324 /T tT TPW W q RTPk J k g? ? ? ? ? ??? (2)定熵過(guò)程計(jì)算001 1 . 4 11011 1 0 .61 0 .2 8 7 1 3 0 0 11 1 .4 1 0 .11 4 3 .9 7 8 /kksPW R TkPk J k g? ??? ???? ???? ??? ? ? ? ? ? ??? ???? ???? ?????? 0 ( 143 .930) 201 .513 /ts sW k W k J k g? ? ? ? ? ? 0sq? (3)多變過(guò)程計(jì)算 ?? （ 相關(guān)處都換成 n） 1 1 . 2 5 1111 1 0 .61 0 .2 8 7 1 3 0 0 11 1 .2 5 1 0 .11 4 8 .4 7 7 /PW R TPk J k g??? ?? ??? ???? ???? ??? ? ? ? ? ? ??? ???? ?????? ?????? 0 1 .2 5 ( 1 4 8 .4 7 7 ) 1 8 5 .5 9 6 /tW k W k J k g??? ? ? ? ? ? 10 0 0 0 22 1 11 1()11 8 5 300 300 1 95 /v p v pc c c c Pq T T T TPk J k g???????????????? ? ? ????? ?????????? ????? ? ? ???? ?????? 現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果列表如下： W tW q T S 0 ? ※ 從以上結(jié)果可見(jiàn)，定溫壓縮耗功最小，因?yàn)樵诙貕嚎s過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量及時(shí)散出去了，在相同壓力下比容較小，所以消耗的技術(shù)功較少；對(duì)定熵壓縮來(lái)說(shuō)，由于是絕熱的，壓縮產(chǎn)生的熱量散不出去，使得工質(zhì)的溫度升高，在相同壓力下比容較大，所以消耗的技術(shù)功較多。流量 qm=5 kg/s。流出膨脹機(jī)時(shí)壓力為 MPa，溫度為 115 ℃。經(jīng)節(jié)流后壓力進(jìn)一步降到 MPa。[解 ]：先求空氣的相對(duì)質(zhì)量成分 2222 2 2 23 2 0 . 2 1 0 . 2 3 33 2 0 . 2 1 2 8 . 0 1 6 0 . 7 9OOOO O N NMrg M r M r ?? ? ?? ? ? ? 221 1 3 7NOgg? ? ? ? ?，查出2, ?，2, ?，2, H OC ?，再求混合后溫度 00i p i ii p im c TT mc??? ? ?? ?3 5 0 0 0 . 1 5 8 0 . 8 4 4 0 . 7 2 2 5 1 . 0 3 9 0 . 0 5 7 2 0 . 9 1 7 0 . 0 6 2 1 . 8 6 33 0 . 1 5 8 0 . 8 4 4 0 . 7 2 2 5 1 . 0 3 9 0 . 0 5 7 2 0 . 9 1 7 0 . 0 6 2 1 . 863? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?1 . 8 3 0 0 0 . 2 3 3 0 . 9 1 7 0 . 7 6 7 1 . 0 3 9 3 5 0 0 1 . 0 5 2 2 1 8 3 0 0 1 . 0 1 0 61 . 8 0 . 2 3 3 0 . 9 1 7 0 . 7 6 7 1 . 0 3 9 3 1 . 0 5 2 2 0 . 8 1 . 0 1 0 6? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ?32 .1 2 4 1 0 4 2 6 .8 8 K = 1 5 3 .7 34 .9 7 6??? ℃ 318 某氧氣瓶的容積為 50 L。 [解 ]：快速充氣過(guò)程： 1 MPap ? ， 1 293 KT ? ， 0 300 KT ? 2 3 MPap ? ， 0 ? ? 充氣后溫度 2T ： ? ? ? ? 62 0 0 12 662 1 1 1 0 0 3 1 0 1 . 3 9 6 3 0 0 2 9 33 0 . 8 1 0 2 9 3 0 . 8 1 0 1 . 3 9 6 3 0 0p T TT p p T p T? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ? ?376 K? 20 充入質(zhì)量： 362121 5 0 1 0 3 0 . 8 102 5 9 . 8 3 7 6 2 9 3ppVm m m R T T ??? ? ??? ? ? ? ? ?