【正文】 氣體組元的質量分數(shù)分別為：所以未知氣體的氣體常數(shù)：⑵ 該未知氣體的分壓力：未知氣體為氮氣，先求出它的摩爾分數(shù)：所以氮氣的分壓為：321 解：理想氣體兩過程之間的熵差為：由于假設理想氣體的比熱容為常數(shù)，所以有：考慮到理想氣體多變過程（）的過程方程及定容比熱容和CV、Rg的關系：把上面三式帶入熵的表達式并整理可得：考慮到理想氣體多變過程（）的過程方程及定容比熱容和CV、Rg的關系：把上面兩式帶入熵的表達式并整理可得：322 解：在Ts圖上任意兩條定壓線之間的水平距離為，在相同的溫度T下，壓力分別為p1和p2時兩態(tài)的熵差,故有： 顯然不管在任何溫度下，它們都相等；在Ts圖上任意兩條定容線之間的水平距離為，在相同的溫度T下，體積分別為V1和V2時兩態(tài)的熵差,故有：顯然不管在任何溫度下，它們都相等。只有熵值必定增加，因為根據(jù)克勞休斯不等式有:其中等號適用于可逆過程，不等號適用于不可逆過程，對于不可逆過程，T為熱源的溫度，由于溫度T恒大于零，所以當過程為吸熱過程（）時，系統(tǒng)的熵必然增加。此過程為放熱，外界對空氣做功，內能增加。理想氣體的可逆定溫加熱過程有： 所以為曲線3，從左到右。2. 如果比熱容是溫度t的單調增函數(shù)，當時，平均比熱容、中哪一個最大？哪一個最?。看穑河?、的定義可知，其中，其中，其中因為比熱容是溫度t的單調增函數(shù)，所以可知，又因為故可知最大，又因為：所以最小。6. 說明下列各式的應用條件： ⑴ 閉口系的一切過程 ⑵ 閉口系統(tǒng)的準靜態(tài)過程 ⑶ 開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動過程，并且軸功為零 ⑷ 開口系統(tǒng)的穩(wěn)定定壓流動過程，并且軸功為零；或者閉口系統(tǒng)的定壓過程。 ⑸ 氣體邊被壓縮邊吸入熱量是不可能的。2. 下列說法是否正確？ ⑴ 氣體膨脹時一定對外作功。而水溫較低時，熱水瓶中的空氣受冷，壓力降低，小于環(huán)境壓力，瓶塞被自動吸緊。熱力學中引入平衡態(tài)的概念，是為了能對系統(tǒng)的宏觀性質用狀態(tài)參數(shù)來進行描述。2. 表壓力或真空度能否作為狀態(tài)參數(shù)進行熱力計算？若工質的壓力不變，問測量其壓力的壓力表或真空計的讀數(shù)是否可能變化？答：不能，因為表壓力或真空度只是一個相對壓力。7. 用U形管壓力表測定工質的壓力時，壓力表液柱直徑的大小對讀數(shù)有無影響？答：嚴格說來，是有影響的，因為U型管越粗，就有越多的被測工質進入U型管中，這部分工質越多，它對讀數(shù)的準確性影響越大。錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，對外不作功。錯，比如多變過程，當n大于k時，可以實現(xiàn)邊壓縮邊吸熱。7. 膨脹功、軸功、技術功、流動功之間有何區(qū)別與聯(lián)系？流動功的大小與過程特性有無關系？答：膨脹功是系統(tǒng)由于體積變化對外所作的功；軸功是指工質流經(jīng)熱力設備（開口系統(tǒng)）時，熱力設備與外界交換的機械功，由于這個機械工通常是通過轉動的軸輸入、輸出，所以工程上習慣成為軸功；而技術功不僅包括軸功，還包括工質在流動過程中機械能（宏觀動能和勢能）的變化；流動功又稱為推進功，1kg工質的流動功等于其壓力和比容的乘積，它是工質在流動中向前方傳遞的功，只有在工質的流動過程中才出現(xiàn)。3. 如果某種工質的狀態(tài)方程式遵循，這種物質的比熱容一定是常數(shù)嗎？這種物質的比熱容僅是溫度的函數(shù)嗎？答：不一定，比如理想氣體遵循此方程，但是比熱容不是常數(shù)，是溫度的單值函數(shù)?？赡娼^熱膨脹過程有：所以為圖中的雙曲線4，且方向朝右（膨脹過程）。6. 在圖上，如何將理想氣體任意兩狀態(tài)間的熱力學能和焓的變化表示出來。10. 圖3－17所示的管段，在什么情況下適合作噴管？在什么情況下適合作擴圖317 思考題11附圖壓管？答：當時，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸減小，即漸縮噴管；而當時，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸增加，即漸擴噴；而對于先縮后擴的縮放噴管（也稱拉戈爾噴管），在最小截面處氣流的流速恰好等于當?shù)芈曀佟?23 解：根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，可求出初態(tài)和終態(tài)氣體的比容分別為：由cP和cV的關系，可得到：所以每千克氣體內能和熵的變化分別為：324 解：可逆定壓過程系統(tǒng)從外界吸收的熱量等于系統(tǒng)焓的變化，所以有：系統(tǒng)內能的變化為：所以系統(tǒng)對外所作的功為：325 解：設理想氣體的摩爾數(shù)為n，由理想氣體的狀態(tài)方程可得：由于過程的焓變已知，所以可得到該理想氣體的摩爾定壓熱容：所以氣體的摩爾定容熱容為：由此可求出該氣體的摩爾質量：所以氣體的內能變化為：氣體的定壓熱容為：326 解：⑴ 可逆膨脹；可逆定溫膨脹過程系統(tǒng)對外所作的功及熵變?yōu)椋孩?向真空膨脹；理想氣體的絕熱真空自由膨脹系統(tǒng)對外不作功W=0，熵變?yōu)椋孩?。4. 下列說法是否正確？為什么？⑴ 熵增大的過程為不可逆過程；⑵ 不可逆過程的熵變無法計算；⑶ 若工質從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆途徑到達同一終態(tài)，則不可逆途徑的必大于可逆途徑的；⑷ 工質經(jīng)歷不可逆循環(huán)后；⑸ 自然界的過程都是朝著熵增的方向進行的，因此熵減小的過程不可能實現(xiàn)；⑹ 工質被加熱熵一定增大，工質放熱熵一定減小。9. 閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一不可逆過程對外作功10 kJ，同時放出熱量5 kJ，問系統(tǒng)的熵變是正、是負還是不能確定？ 答：熵是狀態(tài)參數(shù)，功和熱量都是過程量，所以不能確定系統(tǒng)的熵變。答：濕空氣：含水蒸汽的空氣；濕蒸汽：含有液態(tài)水的水蒸氣；飽和濕空氣：相對濕度為100％的濕空氣。 傳出的熱量為： 54 解：查表得： 所以： 時， 所以為濕飽和蒸汽。那么，能否利用飽和區(qū)（氣液兩相區(qū)）定溫定壓的特性形成飽和區(qū)的卡諾循環(huán)，從原理上看是可能的，但是實施起來，有兩個關鍵問題，一是，汽輪機出口位于飽和區(qū)干度不高處，濕度太大使得高速運轉的汽輪機不能安全運行，同時不可逆損失增大，其二，這樣的卡諾循環(huán)，壓縮過程將在濕蒸汽區(qū)進行，氣液混和工質的壓縮會給泵的設計和制造帶來難以克服的困難，因此迄今蒸汽動力循環(huán)未采用卡諾循環(huán)。習題61 解：①1點：P1=4MPa, t1=400176。采用此方法，同樣的壓縮比，耗功量比單級壓縮少，且壓縮終溫低，溫度過高會使氣缸里面的潤滑油升溫過高而碳化變質。6. 如圖715(b)所示，若蒸汽壓縮制冷循環(huán)按 運行，循環(huán)耗功量沒有變化，仍為h2h1，而制冷量則由h1h4增大為h1h5,這顯然是有利的，但為什么沒有被采用？答：如果按運行，很難控制工質狀態(tài)，因此采用節(jié)流閥，經(jīng)濟實用。C查表得到：h1=500kJ/kg h2=525kJ/kgh3=h4=225kJ/kg (2)室內溫度為30176。K)，室內外的空氣溫度分別為20℃和5℃，室內外空氣與玻璃窗之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為 W/(m2 冬季室內空氣溫度為℃，和墻內壁面之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 W/(m2 冷庫內、外氣溫分別為2 176。解：根據(jù)多層復壁導熱計算公式: 由得到： 93 有一爐墻，厚度為20 cm， W/(mK)，為使散熱損失不超過1500 W/m2 , W/(mK)的保溫層。C、 176。C 、 176。解：根據(jù)圓筒壁穩(wěn)態(tài)導熱計算公式： 解得 所以保溫層厚度為97 某過熱蒸汽管道的內、外直徑分別為150 mm和160 mm ，管壁材料的熱導率為45 W/(mK)。試寫出圓桿內溫度場的數(shù)學描述。溫度計指示套管的端部溫度為80 176。熱電偶的初始溫度為25 176。解: 由得到: ，可以用集總參數(shù)法計算。C的油浴中，鋼棒表面與油之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為500 W/(m2K)。采用均勻網(wǎng)格， mm，試用數(shù)值方法計算該物體的溫度分布。解：對水：由查附錄3水的物性表得到： ， 對空氣：由查附錄2空氣的物性表得到： ， 102 m的平板時沿程m處的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。C。解：假定出口溫度為400C，則有： ， 查附錄水的物性表有: , , , 采用紊流換熱關系式： 所以， 校核： 可見Q1和Q2相差很小，所以107 m/s速度在內徑為22 mm、 176。C，試求管內對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。試計算圓管外壁面對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和電加熱器的功率。解：特征溫度為：由 查附錄2空氣的物性表得到： , , 所以， 單位管長的換熱量：1014 室內火爐上煙囪的外徑為15 cm， m，壁面平均溫度為150 176。（提示：在常熱流條件下壁面溫度是不均勻的，首先應判斷何處溫度最高；由于壁面溫度未知，定性溫度無法確定，可采用試算法，首先假設一定性溫度。努力過后，才知道許多事情，堅持堅持，就過來了。歲月是有情的，假如你奉獻給她的是一些色彩，它奉獻給你的也是一些色彩。 假定特征溫度為，則： 查附錄2空氣的物性表得到： , , 所以， 由熱平衡計算得到實際的壁面溫度為： 計算得到： 所以原假設正確，最高壁溫為1. 若不給自己設限，則人生中就沒有限制你發(fā)揮的藩籬。C。 校核計算換熱量校核計算獲得熱量偏差1012 在一鍋爐煙道中有一6排管順排構成的換熱器。C，內管壁溫 176。C，試求管內對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：由附錄2得到： 當空氣溫度為200C時， ， 當空氣溫度為2000C時， ， (1)由相似原理：， 所以有 (2)由相似原理：， 所以有105 水在換熱器管內被加熱，管內徑為 14 mm，管長為 m，管壁溫度保持為110 176。C，速度為 m/s，平板的壁面溫度 176。C，突然一側壁面以每小時溫升5 176。試求：（1）10分鐘后鋼棒的中心和表面溫度；（2）鋼棒中心溫度達到180 176。C的大鋼板突然放置于溫度為20 176。C的氣流中，熱電偶表面與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為90 W/(m2K)，試求：（1）熱電偶的時間常數(shù)；（2）熱電偶的過余溫度達到初始過余溫度的1%時所需的時間。C。C、 176。蒸汽管道內壁面溫度為400 176。C。C。C和50 176。C，冷庫內、外壁面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為2 W/(m2K)和3 W/(m2K)。室外空氣溫度為10℃，和外墻之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 W/(m2 K)，試求玻璃窗的散熱損失及玻璃的導熱熱阻、兩側的對流換熱熱阻。C。但熱泵為供熱，而制冷裝置是為制冷。同時至于使氣缸里面的潤滑油升溫過高而碳化變質,必須采用級間冷卻。C 查表得：h1=, s1=() 2點：由s2=s1=(), P2=4kPa 查表得：h2=, x= 3(4)點：由P3=4kPa, 查表得: h3= 吸熱量：q1=h1－h(huán)3=－= 凈功量：wnet=h1－h(huán)2== 熱效率：h===%干度：x= 62 解： 1點：由P1=13MPa, t1=535176。6. 今有兩個內燃機的混合加熱循環(huán)，它們的壓縮比、初態(tài)、總的加熱量相同，但兩者的定容升壓比λ不同，（1）請在pv圖與Ts圖上表示出這兩個循環(huán)的相對位置；（2）利用Ts圖定性地比較這兩個循環(huán)的熱效率。MPa(kJ/kg)(kJ/)理想的絕熱過程，熵不變，所以有：,查表得到P2時的參數(shù)：,所以干度為：所以出口乏氣的焓為：根據(jù)穩(wěn)定流動的過程方程，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： 當飽和壓力為時， 所以： 查表得到：當時 過熱蒸汽在汽輪機中的理想絕熱膨脹過程，熵不變，所以有： 查圖得到：當，時， 所以：5—8 解：查表得到： 當飽和壓力為時， 所以： 加熱后為的干飽和蒸汽