【文章內容簡介】 熱量也愈多，對否？2．對工質加熱，其溫度反而降低，有否可能？3．對空氣邊壓縮邊進行冷卻，如空氣的放熱量為1kJ，對空氣的壓縮功為6kJ，則此過程中空氣的溫度是升高，還是降低。4．空氣邊吸熱邊膨脹，如吸熱量Q=膨脹功，則空氣的溫度如何變化。5．討論下列問題：1) 氣體吸熱的過程是否一定是升溫的過程。2) 氣體放熱的過程是否一定是降溫的過程。3) 能否以氣體溫度的變化量來判斷過程中氣體是吸熱還是放熱。6．試分析下列過程中氣體是吸熱還是放熱(按理想氣體可逆過程考慮)1) 壓力遞降的定溫過程。2) 容積遞減的定壓過程。3) 壓力和容積均增大兩倍的過程。7．判斷下述各過程中熱量和功的傳遞方向(取 選為系統(tǒng))1)用打氣筒向輪胎充入空氣。輪胎、氣筒壁、活塞和聯(lián)結管都是絕熱的,且摩擦損失忽略不計。2) 絕熱容器中的液體由初始的擾動狀態(tài)進入靜止狀態(tài)。3) 將盛有NH3的剛性容器，通過控制閥門與抽真空的剛性容器相聯(lián)結，容器、閥門和聯(lián)結管路都是絕熱的。打開控制閥門后，兩個容器中的NH處于均勻狀態(tài)。4) 將盛有水和水蒸汽的封閉的金屬容器加熱時，容器內的壓力和溫度都上升。5) 按(4)所述，若加熱量超過極限值，致使容器爆破，水和蒸汽爆散到大氣中去。6) 處于絕熱氣缸中的液體，當活塞慢慢地向外移動時發(fā)生膨脹。7) 1kg空氣迅速地從大氣中流入抽真空的瓶子里，可忽略空氣流動中的熱傳遞。8．絕熱容器內盛有一定量空氣，外界通過葉槳輪旋轉，向空氣加入功1kJ，若將空氣視為理想氣體，試分析1) 此過程中空氣的溫度如何變化。2) 此過程中空氣的熵有無變化。如何變化。3) 此為絕熱過程,根據熵的定義式dS=dQ /T 由于dQ=0，則dS似乎也應為零,即過程中空氣的熵不變，你認為此結論對嗎。為什么。9．冬季車間內通過墻壁和門窗向外散熱量為3010kJ/h，車間內各種生產設備的總功率為500KW。假定設備在運行中將動力全部轉變?yōu)闊崃?，另外還用50盞100W的電燈照明，為使車間溫度保持不變，求每小時還需向車間加入多少熱量。(Q=10kJ/h)10．有人試圖用絕熱量熱計來測定液體的比熱。該設備是用一個攪拌輪在絕熱容器中作功。根據測出的攪拌功及液體溫升就可算出該液體的比熱。為了驗證這一測定的準確性，他用10mol、=(molK)的苯進行試驗，結果是攪拌輪作的功為6256J，液體溫升為4K，假定試驗中壓力不變，苯的比熱為定值。試論證試驗結果與測定要求是不一致的，解釋不一致產生的原因。11．容器A中盛有1kg溫度為27，壓力為3bar的空氣，另一容器B中盛有127,6bar的空氣。兩個容器是絕熱的，試求兩容器連通后空氣的最終溫度及壓力。12．某穩(wěn)定流動系統(tǒng)與外界傳遞的熱量Q=12KJ，焓的變化為11KJ，動能的變化為4KJ。問該系統(tǒng)所作的軸功Ws，與技術功是否相同?是多少?設過程中工質位能變化為零。13．空氣在壓力為20bar，溫度為100℃的主管道中流動,一絕熱容器與主管道連接。當閥門慢慢打開時,空氣進入容器，并使容器中的壓力也達到20bar,求容器中空氣的最終溫度,若:1) 容器開始時為真空2) 容器裝有一活塞，其上載有重物，正好需要20bar的壓力才能舉起活塞。3) 容器在開始時已充有壓力為5bar，溫度為100℃的空氣2kg。14．℃、壓力為lbar的空氣。若用電動機帶動一個葉輪來攪拌空氣，直到壓力上升至4bar為止。設空氣與外界無熱交換，氣體比熱為定值。求：1) 葉輪對空氣所作的功 2)空氣的熵變化量(1120kJ )15．某氣缸中盛有溫度為27℃。氣缸中的活塞承受一定的重量，且假設活塞移動時沒有摩擦。當內能增加12kJ時, 問氣體對外作了多少功。氣體的熵變化量為多少。(，)16．在一直徑為50cm的氣缸中，有溫度為185℃、 m的氣體。氣缸中的活塞承受一定的重量，且假設活塞移動時沒有摩擦。當溫度降低到15℃時,問活塞下降多少距離。氣體向外放出多少熱量。對外作了多少功。( ， )17．透熱剛性容器內有質量為kg、溫度與大氣溫度T相等的高壓氣體，由于容器有微量泄漏，氣體緩慢地漏入大氣，漏氣過程中溫度始終不變。最后容器中剩余kg氣體，且壓力與大氣壓相等，試證明容器吸熱量：。提示：該氣體溫度不變，u和h均不變，且pv=RT.AB18．用隔板將絕熱剛性容器分成A、B兩部分，A部分裝有1kg氣體，B部分為高度真空，問將隔板抽去后，氣體內能是否會變化？溫度不變？能否用來分析這一過程？能否用：分析。19．開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)流動時能否同時滿足以下三個能量方程？如能，則說明方程中各項的含義。（式中wt為技術功）20．開口系統(tǒng)中，流動功究竟屬于下面哪一種形式的能量；（1）進、出系統(tǒng)中，流體本身所具有的能量；（2）后面的流體對進、出系統(tǒng)的流體為克服界面阻礙而傳遞的能量；（3）系統(tǒng)中工質進行狀態(tài)變化由熱能轉化來的能量。21．流動功與過程有無關系？22．理想氣體的cp、cv都隨溫度而變化，那么它的差值（cp－cv）是否也隨溫度而變化？23．，向真空容量充氣，氣體通過界面時有無流動功、進入容器的能量是內能還是焓？24．同上題，絕熱充氣，容器中的壓力與總管壓力達平衡后，容器中氣體溫度與總管中氣體溫度哪個高？為什么？ 25．冬季車間內通過墻壁和門窗向外散熱量為30106kJ/h，車間內各種生產設備的總功率為500kW。假定設備在運行中將動力全部轉變?yōu)闊崃浚硗膺€用50盞100W的電燈照明，為使車間溫度保持不變，求每小時還需向車間加入多少熱量？（Q=107kJ/h）。26．某蒸氣鍋爐中，鍋爐給水的比焓為62kJ/kg，產生的蒸汽的比焓為2721kJ/kg。已知：鍋爐的蒸氣產量為4000kJ/h，鍋爐的熱效率為70%，燒煤的發(fā)熱值為25120kJ/kg，求鍋爐每小時的耗煤量。（。）27．空氣在某壓氣機中被壓縮。壓縮前空氣的參數是：p1=1bar，t1=27℃；壓縮后的參數是：p2=1bar，t2=150℃，壓縮過程中空氣比內能變化為 Δu=(t2－t1)，壓氣機消耗的功率為40kW。假定空氣與環(huán)境無熱交換，進、出口的宏觀動能差值和重力位能差值可以忽略不計，求壓氣機每分鐘生產的壓縮空氣量。（）。28．。設備進口處氣體的參數是：v1= m3/kg，h1=2326kJ/kg，c1=3m/s；出口處氣體的參數是h2=2326kJ/kg。若不計氣體進出口的宏觀能差值和重力位能差值，忽略氣體與設備的熱交換，求氣體向設備輸出的功率。（）。29．，初始壓力、溫度、200℃ m3/kg。、 m3/kg，若壓力和比容為兩個獨立的參數。求：（1）物質終了溫度是多少？內能的增加量是多少。（2），確定熱量傳遞的數量和方向？30．某系統(tǒng)在定容條件下，通過熱傳遞得到10kJ能量，隨后它又在定壓下得到50kJ的功，同時放出200kJ的熱量：（1）如果在絕熱條件下，建立某個過程能使系統(tǒng)恢復到初始狀態(tài)。那么，在過程中系統(tǒng)要完成多少功傳遞？（2）取初始狀態(tài)的內能為零，求在其它兩個狀態(tài)下相應的內能。31．一氣缸上端有活塞、活塞上放置重物。如氣體進行可逆過程并保持壓力不變， 。這時內能減少60kJ/kg，試求：（1）氣作功量多少；（2）氣體放熱多少；（3）氣體焓的變化為多少。32．壓力為1MPa，溫度為200℃的水蒸氣以20m/s的速度，在一絕熱噴管內作穩(wěn)定流動，溫度的160℃。已知：1Mpa，200℃時，h1=，v1= m3/kg；，160℃時h2=，v2=。試求：（1）進、出口截面比A1/A2；（2）出口處汽流速度；（3）當進口速度近似取作零時，出口速度為多少？百分誤差若干？33．水在絕熱混合器中與水蒸氣混合面被加熱。水流入混合器的壓力為200kPa，溫度為20℃，焓為84kJ/kg，質量流量為100kg/min；水蒸汽進入混合器時壓力為200kPa，溫度為300℃，焓為3072kJ/kg?；旌衔镫x開混合器時壓力為200kPa，溫度為100℃，焓為419kJ/kg。問每分鐘需要多少水蒸氣。一、是非題1．實際氣體在絕熱自由膨脹后,其內能不變。( )2．流動功的大小取決于系統(tǒng)進出口的狀態(tài),而與經歷的過程無關。( )3．由于Q和W都是過程量,故(QW) 也是過程量。( )4．系統(tǒng)經歷一個可逆定溫過程，由于溫度沒有變化，故不能與外界交換熱量( )5．無論過程可逆與否，閉口絕熱系統(tǒng)的膨脹功總是等于初、終態(tài)內能差( )6．給理想氣體加熱,其內能總是增加的。( ),7．只有可逆過程才能在p—v圖上描繪過程進行的軌跡。( )8．膨脹功是貯存于系統(tǒng)的能量，壓力愈高，則膨脹功愈大。( )9．在研究熱力系統(tǒng)能量平衡時,存在下列關系=恒量。 =恒量。( )10．W=QU同樣適用閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng)。( )二、選擇題1．密閉剛性容器，內貯參數為P1，t1的空氣，容器內裝有葉輪并與外界相通，設空氣溫度降至t2，氣體對外作功＿＿＿。 A B C D 2．壓氣機壓縮氣體所耗理論軸功為＿＿＿。 A B C 3．適用條件為＿＿＿。 A 理想氣體可逆過程 B 理想氣體絕熱過程； C 任何工質定容過程 D 任何工質絕熱過程 4．適用于＿＿＿。 A 理想氣體可逆過程 B 一切氣體可逆過程 C 理想氣體一切過程 D 理想氣體準靜態(tài)過程5．只適用于＿＿＿。 A 理想氣體可逆過程 B 任何工質任何過程 C 理想氣體任何過程 D 任何工質可逆過程6．貯有空氣的絕熱剛性密閉容器中，安裝有電加熱絲，通電后，如取空氣為系統(tǒng)，則過程中的能量關系有______A Q0 , ΔU0 , W0 B Q=0 , ΔU0 , W0 C Q0 , ΔU0 , W=0 D Q=0 , ΔU=0 , W=0 三、填空1．熱量與膨脹功都是 量，熱能通過 差而傳遞 ，膨脹功通過 傳遞 。2．閉口系統(tǒng)適用于 過程，開口系統(tǒng)適用于 。3．能量方程式+適用的條件是 。4．公式適用于理想氣體的 過程。5．公式適用于任何氣體的 過程。6．公式適用于 過程。四、名詞解釋熱力學第一定律焓系統(tǒng)的儲存能技術功穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流五、計算題1．lkg空氣從初態(tài)=5bar，=340K。在閉口系統(tǒng)中進行可逆絕熱膨脹，其容積變?yōu)樵瓉淼?倍()求終態(tài)壓力、溫度、內能、焓的變化及膨脹功。2．壓氣機產生壓力為6bar，流量為20kg/s的壓縮空氣，已知壓氣機進口狀態(tài)=1bar，=20℃，如為不可逆絕熱壓縮，求壓氣機出口溫度及實際消耗功率P。3．氣體從=1bar，==4bar，壓縮過程中維持下列關系p=av+b其中a=15bar/，試計算過程中所需的功,并將過程表示在Pv圖上。第4章 理想氣體熱力過程及氣體壓縮4．1 本章基本要求熟練掌握定容、定壓、定溫、絕熱、多變過程中狀態(tài)參數p、v、T、u、h、s的計算，過程量Q、W的計算，以及上述過程在pv 、Ts圖上的表示。4．2 本章重點結合熱力學第一定律，計算四個基本熱力過程、多變過程中的狀態(tài)參數和過程參數及在pv 、Ts圖上表示。本章的學習應以多做練習題為主，并一定注意要在求出結果后，在pv 、Ts圖上進行檢驗。 4．3 例 題例1．2kg空氣分別經過定溫膨脹和絕熱膨脹的可逆過程，從初態(tài)=,=300膨脹到終態(tài)容積為初態(tài)容積的5倍，試計算不同過程中空氣的終態(tài)參數，對外所做的功和交換的熱量以及過程中內能、焓、熵的變化量。解：將空氣取作閉口系對可逆定溫過程12，由過程中的參數關系，得按理想氣體狀態(tài)方程，得===573K =300氣體對外作的膨脹功及交換的熱量為=過程中內能、焓、熵的變化量為=0 =0 == /K 或=mRln= /K 對可逆絕熱過程12′, 由可逆絕熱過程參數間關系可得 其中=故 = =301K =28氣體對外所做的功及交換的熱量為=過程中內能、焓、熵的變化量為 或 =0 例2. ，將使其容積增大10倍，壓力降低8倍，求：過程中空氣的內能變化量，空氣對外所做的膨脹功及技術功。解：按題意 空氣的內能變化量：由理想氣體的狀態(tài)方程 得： 多變指數 多變過程中氣體吸取的熱量氣體內能的變化量空氣對外所做的膨脹功及技術功：膨脹功由閉系能量方程或由公式來計算技術功：A B例3：，氣缸及活塞均由理想絕熱材料組成，活塞與氣缸間無摩擦。開始時活塞將氣缸分為A、B兩個相等的兩部分，兩部分中各有1kmol的同一種理想氣，其壓力和溫度均為p1=1bar，t1=5℃。若對A中的氣體緩慢加熱（電熱），使氣體緩慢膨脹，推動活塞壓縮B中的氣體，直至A中氣體溫度升高至127℃。試求過程中B氣體吸取的熱量。設氣體kJ/(kmolK)，kJ/(kmolK)。氣缸與活塞的熱容量可以忽略不計。解：取整個氣缸內氣體為閉系。按閉系能量方程ΔU=Q－W因為沒有系統(tǒng)之外的力使其移動，所以W=0則 其中 kmol故 （1）在該方程中是已知的，即。只有是未知量。當向A中氣體加熱時，A中氣體的溫度和壓力將升高，并發(fā)生膨脹推動活