【正文】 n=0 n=1 n=k n= 1. 3 n=1 n=k n=0 n= 177。 s v T p n= 177。因為可逆定容加熱過程容積 v不變，過程中系統(tǒng)內(nèi)能增加，所以為曲線 1，從下向上。 習 題 21 解： kJUQW 308050Δ ?????? ，所以是壓縮過程 22 解： kJQWQW 1 4 5 01 2 0 06502 0 0 0放壓吸膨 ??????? 23 解： hJQU /107 .23 6 0 0102Δ 63 ?????? 2－ 4解：狀態(tài) b 和狀態(tài) a 之間的內(nèi)能之差為： kJWQUUU abab 6040100Δ ??????? 所以， adb 過程中工質與外界交換的熱量為： kJWUQ abbda 802060Δ ??????? 工質沿曲線從 b 返回初態(tài) a 時，工質與外界交換的熱量為： kJWUWUUQ abbaab 903060Δ ???????????? 根據(jù)題中給定的 a 點內(nèi)能值，可知 b 點的內(nèi)能值為 60kJ，所以有 : kJUUU dbad 204060 ?????? 由于 db 過程為定容過程，系統(tǒng)不對外作功，所以 db 過程與外界交換的熱量為： kJUUUQ dbbdbd 20?????? 所以 adb 過程系統(tǒng)對外作的功也就是 ad 過程系統(tǒng)對外作的功，故 ad 過程系統(tǒng)與外界交換的熱量為： kJWUWUUQ bdaaddaadda 60)20(40 ?????????? ???? 2－ 5 過程 Q kJ W kJ ?U kJ 12 1390 0 1390 23 0 395 395 34 1000 0 1000 41 0 5 5 25 解：由于汽化過程是定溫、定壓過程，系統(tǒng)焓的變化就等于系統(tǒng)從外界吸收的熱量，即汽化潛熱，所以有： kgkJqh /2 2 5 7Δ ?? 內(nèi)能的變化為： kgkJvvphpvhu / 4)( )()(Δ 2 12 ?????? ???????? 26 解：選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學系統(tǒng)，系統(tǒng)的初壓為： PaAGpp b 54511 ????????? ? 當去掉一部分負載，系統(tǒng)重新達到平衡狀態(tài)時，其終壓為： PaAGpp b 54522 ????????? ? 由于氣體通過氣缸壁可與外界充分換熱，所以系統(tǒng)的初溫和終溫相等，都等于環(huán)境溫度即： 021 TTT ?? 根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)的終態(tài)體積，為： 335 2452112 9 9 mp VpV ??? ??? ??????? 所以活塞上升的距離為： cmmA VVL 4 6312 ??? ??????? ? ?? 由于理想氣體的內(nèi)能是溫度的函數(shù)，而系統(tǒng)初溫和終溫相同，故此過程中系統(tǒng)的內(nèi)能變化為零，同時此過程可看作定壓膨脹過程，所以氣體與外界交換的熱量為： JLApWQ . 0 510100101 . 9 5 9Δ 452 ???????? ? 28 解：壓縮過程中每千克空氣所作的壓縮功為： kgkJuqw /1 9 6 . 51 4 6 . 550Δ ??????? 忽略氣體進出口宏觀動能和勢能的變化，則有軸功等于技術功，所以生產(chǎn)每 kg 壓縮空氣所需的軸功為： kgkJhqw /2 5 2100 .8 4 5 )0 .10 .1 7 5(0 .81 4 6 . 550Δ 3s ???????????? 所以帶動此壓氣機所需的功率至少為： kWwP s 4260 10 ???? 29 解：是否要用外加取暖設備，要看室內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量是否大于通過墻壁和門窗傳給外界的熱量，室內(nèi)熱源每小時產(chǎn)生的熱量為： kJq 6 0 0)100505 0 0 0 0( ??? ＝＋＝熱源 小于通過墻壁和門窗傳給外界的熱量為 3?105 kJ，所以必須外加取暖設備，供熱量為： hkJQ /101 .0 555 ?????? 210 解：取容器內(nèi)的氣體作為研究的熱力學系統(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：2112 ) 1(1)( mppVV ???? 過程中系統(tǒng)對外所作的功為： ? ? ?? ???? ??1. 781 1. 781 . 2111. 21. 211 )( kJVVVpdVV VppdVW 所以過程中系統(tǒng)和外界交換的熱量為： kJWUQ ?????? 為吸熱。 5. 試比較圖 26所示的過程 12與過程 1a2中下列各 量的大?。?⑴ W12與 W1a2； (2) ?U12 與 ?U1a2； (3) Q12與 Q1a2 答：（ 1） W1a2大。 錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，不用對其加熱。問： ⑴ 空氣的熱力學能如何變化？ ⑵ 空氣是否作出了功？ ⑶ 能否在坐標圖上表示此過程？為什么？ 答：（ 1）空氣向真空的絕熱自由膨脹過程 的熱力學能不變。 5. 不可逆過程是無法回復到初態(tài)的過程，這種說法是否正確？ 答：不正確。第一章 思考題 1. 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別？熱力學中為什幺要引入平衡態(tài)的概念？ 答：平衡狀態(tài)是在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間而變化的狀態(tài)。 4. 準平衡過程與可逆過程有何區(qū)別？ 答：無耗散的準平衡過程才是可逆過程，所以可逆過程一定是準平衡過程，而準平衡過程不一定是可逆過程。如果微壓機的斜管傾斜角 ， 管內(nèi)水 解：根據(jù)微壓計原理，煙道中的壓力應等于環(huán)境壓力和水柱壓力之差 m m H gPaghp i n 3 ??????? ???＝水柱 m m H gppp b ????? 水柱 13 解： b a rppp ab ????? b a rppp b ????? barppp bC ????? 1－ 4 解： k P aHppp b 2gmm157 4 57 6 0 ＝＝－＝＝ 汞柱真空室 ? k P appp a 36236021 ????? 真空室 k P appp b 1 9 21 7 03 6 212 ????? k P appp bc 1902192 ????? 真空室 kNAppF b )( 2 ???????? 真空室 14 解： barm m H gpppp b ???? ＝＋＋＝＋ 汞柱水柱 15 解：由于壓縮過程是定壓的，所以有 KJVVppdVW VV 200)()( 62121 ???????? ? 16 解：改過程系統(tǒng)對外作的功為 ?? ?????? ??0. 50. 3 . 3 2585.)( 1 kJVVVpdVVppdV 17 解：由于空氣壓力正比于氣球的直徑，所以可設 cDp? ，式中 c 為常數(shù)， D 為氣球的直徑，由題中給定的初始條件，可以得到： ???? DpDpc 該過程空氣對外所作的功為 kJDDcdDDcDc D dpdVW DDDDVV)(50 00 00 081)(8121)61(44414233 212121?????????? ??????? 18 解：（ 1）氣體所作的功為： ? ????? 0 . 30 . 1 46 )( JVVW （ 2）摩擦力所消耗的功為： JLfW )( ????＝摩擦力 所以減去摩擦力消耗的功后活塞所作的功為： JWWW ?? ＝＝ 摩擦力活塞 19 解：由于假設氣球的初始體積為零，則氣球在充氣過程中，內(nèi)外壓力始終保持相等，恒等于大氣壓力 ，所以氣體對外所作的功為： JVpW 56 ?????? ? 111 解：確定為了將氣球充到 2m3的體積，貯氣罐內(nèi)原有壓力至少應為（此時貯氣罐的壓力等于氣球中的壓力，同時等于外界大氣壓 bp ） PaVVpVVpp 551121121 2)()(2)( ?????????? 前兩種情況能使氣球充到 2m3 JVpW b 55 101 .82100 .9Δ ?????? 情況三 : mp VpVb ???貯氣罐貯氣罐氣球＋貯氣罐 ＝ 所以氣球只能被充到 mV ＝－＝氣球 的大小，故氣體對外作的功為： JW 55 101 . 231 . 3 3100 . 9 ????? 第二章 思考題 絕熱剛性容器，中間用隔板分為兩部分，左邊盛有空氣，右邊為真空，抽掉隔板，空氣將充滿整個容器。 ⑶ 氣體膨脹時必須對其加熱。 4. “ 任何沒有體積變化的過程就一定不對外作功 ” 的說法是否正確？ 答：不正確，因為外功的含義很廣，比如電磁功、表面張力功等等，如果只考慮體積功的話，那么沒有體積變化的過程就一定不對外作功。如果工質進、出熱 力設備的宏觀動能和勢能變化很小，可忽略不計，則技術功等于軸功。 u v 1 2 3 4 答：圖中曲線 1為可逆定容加熱過程； 2為可逆定壓加熱過程； 3為可逆定溫加熱過程； 4為可逆絕熱膨脹過程?！? A A 1nk （ 1）空氣升溫、升壓、又放熱有： ? ?knn RcTTTTn RcqVV?????????????? ???11,01 1212所以：且 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 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 A向上。 s v T p n= 177。 8. 理想混合氣體的比熱力學能是否是溫度的單值函數(shù)？其 vp cc ? 是否仍遵循邁耶公式？ 答：不是。 ⑵ 設氣缸一側氣體的初始參數(shù)為 1111 mTVp 和、 ，終態(tài)參數(shù)為 111 TVp ??? 、 ，另一側氣體的初始參數(shù)為 2222 mTVp 和、 ，終態(tài)參數(shù)為 222 TVp ??? 、 ，重新平衡時整個系統(tǒng)的總體積不變，所以先要求出氣缸的總體積。 計算噴管出口截面面積，首先要知道噴管出口截面的參數(shù)， kgmPPPRTPPvv kk /5 3 1 0 2 32 8 7 161211112112 ????????????????????????????? KRvPT 6222 ????? ? ? ? ? smTTcc P / 212 ??????? 所以噴管的出口截面面積為： 2222 cmc vqA m ???? 328 解：當被壓取臨界壓力時可達到最大質量流量，根據(jù)臨界壓力與初壓的關系可得： PakPP kkcr 5 1 ???????? ?????????? ???? 最大質量流量為： skgRTpkkkAvpkkkAq kkm/8532872121212122412112m i n1112m i nm a x,??????????????????????????????????? 329 解：首先計算入口參數(shù) ? ? KccTTTTccPaaaPa 211 ???????????? M P aTTPP kkaa 5 3 8 36 7 6111??????????????????? ?? 所以臨界壓力，即被壓為： M P )12( 11 ????? ?k kcr kpP 最大質量流量為： skgvPkk kAq k / )12(12 241112m i nm a x ?? ????????????? ?? 由絕熱過程方程可得到出口比容為： kgmPRTPPvPPv kk / 11112111212 ???????????????????????????? 所以出口流速為： m / 42 2m a x2 ????? ?A vqc 330 解：溫度計測量的是空氣的滯止溫度，所以空氣實際溫度為： 120602 22* ??????? PCcTT 331 解：如果在噴管中氣體是理想的流動，即為可逆絕熱穩(wěn)定流動，則根據(jù)過程方程，可得到理論出口參數(shù)為： KPPTT kk 1212 ???????????????????? 所以理論出口流速為： ? ? ? ? smTTcc P / 212 ?????? 所以實際出口流速為： smcc / 3 92 5 22239。 答： （ 1）不正確，只有孤立系統(tǒng)才可以這樣說； （ 2）不正確， S為狀態(tài)參數(shù)，和過程無關，知道初態(tài)和終態(tài)就可以計算； （ 3）不對， S為狀態(tài)參數(shù)，和過程無關， S? 相等； （ 4）不對，工質經(jīng)歷可逆和不可逆循環(huán)后都回到初態(tài)，所以熵變?yōu)榱恪? 習 題 4－ 1 解 : 由熱量守恒