【導(dǎo)讀】華氏溫標(biāo)規(guī)定，在1atm下純水的冰點(diǎn)時(shí)32°F。所以，此觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。從上式可知當(dāng)攝氏溫度為-40℃的時(shí)候，兩種溫度計(jì)的讀數(shù)相同。500mmHg，求容器內(nèi)絕對壓力和容器外表面的。容器中的表壓力Pe=600mmHg，氣壓計(jì)上的水銀柱高為760mm，求容器中絕對壓力。解：容器中絕對壓力P=Pe+Pb=600mmHg×+760mmHg×=×105Pa. 壓力表上的讀數(shù)Pe=P-Pb=×105Pa-755mmHg×=×104Pa. ρ=×103kg/m3的水，斜管中液柱長l=150mm。當(dāng)?shù)卮髿鈮篜b=755mmHg，求尾部煙道中煙氣的真空。環(huán)境對氣體做出膨脹功：1）過程中PV=常數(shù)；2）PV2=常數(shù)；3）過程中氣體按P=(+)×106Pa. 壓縮到Vm=，在維持壓力不變，壓縮到V2=。把壓力為700kPa，溫度為5℃的空氣裝于m3的容器中，加熱容器中的空氣溫度升至115℃。個(gè)過程中，空氣由一小洞漏出，使壓力保持在700kPa，試求熱傳遞量。若使用的煤的發(fā)熱量為3×104kJ/kg，試求蒸汽動力廠平均熱效率ηt。已知氧氣的摩爾質(zhì)量為M=32×10-3kg/mol，試求：①氮?dú)獾哪枤怏w常數(shù)R0；②標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧氣的比。容v0和密度ρ0；③標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3氮?dú)獾馁|(zhì)量m0；④p=1atm，T=800K時(shí)氧氣的比容v和密度ρ；⑤上述。3種狀態(tài)下的摩爾體積Vm。

　　

【正文】 絕熱壓縮至 p2=， T2=480K。求絕熱壓縮過程工質(zhì)熵變。（設(shè)空氣的比熱容為定值）。 解： K)kg(J/ 10. 4 (29lnln(Ms 6 61212 ?????????? ppRTTc gp 已知狀態(tài) p1=， T1=300K 的 1kg 空氣，向真空容器作絕熱自由膨脹，終態(tài)壓力為 p2=。求作功能力損失 AL。（設(shè)環(huán)境溫度為 T0=290K） 解 : ) ()()( ??????? ??? TppTppTT kkkk K)kg(1 1 . 0 2 J / 6 5 . 5 (29lnln(Ms 661212 ?????????? ppRTTc gp gss?? ???? gL TA 某熱機(jī)工作在兩個(gè)恒溫?zé)嵩矗囟确謩e為 960K 和 300K）之間，試根據(jù)本題附表所列三種循環(huán)中已知數(shù)據(jù)： ① 補(bǔ)充表中的空白欄 數(shù)據(jù)； ② 判斷 A、 B、 C 三種循環(huán)在熱機(jī)中那種是可逆的，那種是不可逆的，那種是不可能的？ 解： ① 循環(huán) 吸收熱量 /kJ 放 出熱量 /kJ 輸出功 /kJ 熱效率 /% A 50 15 35 70 B 50 35 15 30 C 50 ② A: 00 .00 2 k J / K30015960502211 ??????? TQTQTQ? 不可能實(shí)現(xiàn) B: 0 64 kJ / K30035960502211 ??????? TQTQTQ? 不可逆循環(huán) C: 00k J / K ??????? TQTQTQ? 可逆循環(huán) 三個(gè)剛性 物體 A、 B、 C 組成的封閉絕熱系統(tǒng)，其溫度分別為 TA=200K、 TB=400K、 TC=600K，其熱容量 (mc)分別為 (mc)A=10J/K、 (mc)B=4J/K、 (mc)C=6J/K。試求： ① 三個(gè)物體直接接觸傳熱達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度 Tx，并求此過程封閉絕熱系統(tǒng)相應(yīng)的總熵變； ② 三個(gè)物體經(jīng)可逆熱機(jī)而達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度 Tm，及此過程所完成的總功量 W。 解： ① 能量平衡方程： )()()()()()( xCCBxBAxA TTmcTTmcTTmc ????? )()()()()()( xCCBxBAxA TTmcTTmcTTmc ????? K36020 202020004600620 1046 104620?????????????ABcxABcx TTTTTTTT K)kg/(.4 J2600360ln6400360ln4202060ln10 ln)(ln)(ln)(????????????CCBBAA TTmcTTmcTTmcS xxx ② 設(shè)過程中， A,B,C 溫度分別為 xxx 321 TTT ， A 的熵變：xxAxx T dTmcTQds,1,1,1,11 )(?? ? B 的熵變：xxBxx T dTmcTQds,2,2,2,22 )(?? ? C 的熵變：xxCxx T dTmcTQds,3,3,3,33 )(?? ? A 的總熵變：1,1,11 ln)(1 TTmcTdTmcS xAxxTT px ??? ? B 的總熵變：2,2,22 ln)(2 TTmcTdTmcS xBxxTT px ??? ? C 的總熵變：3,3,33 ln)(3 TTmcTdTmcS xCxxTT px ??? ? 0??isoS → 0321 ?????? SSS → 0ln6ln4ln10321 ?????? TTTTTT xxx → 16342101 ?????????????????????????? TTTTTT xxx → ????? 20 641020 6342101 600400200TTTT x 一臺在恒溫?zé)嵩?T1 和 T0 之間工作的熱機(jī) HE，作出的循環(huán)凈功 W 正好帶動工作于 TH 和 T0 之間的 熱泵 HP，熱泵的 供 熱量 QH 用于谷物烘干。已知 T1=1000K， TH=380K， T0=290K， Q1=100kJ。① 若熱機(jī)效率 ηt=45%，熱泵 制熱 系數(shù) εH=，求 ：① 熱泵的 供 熱量 QH； ② 設(shè) HE 和 HP 都以可逆機(jī)代替，求此時(shí)的 QH； ③ 計(jì)算結(jié)果 QHQ1，表示冷源中有部分熱量傳入溫度為 TH 的熱源，此復(fù)合系統(tǒng)并未消耗機(jī)械功而將熱量由 T0 傳給了 TH，是否違背了第二定律？為什么？ 解： ① 45 k JkJ100%451t1t ??????? QWWQ n e tn e t ?? . 5 k HH HH ??????? n e tn e t WQWQ ?? ② 10 0029 011 10t ????? TT? kJ711 0 1 ???? t? 903 80 3 8039。 0H ????? TT TH H? 2 9 9 .7 8714 .2 2W39。Q39。 HH ???? ? ③ 這并不違背熱力學(xué)第二定律，以 (1)為例，包括熱源，冷源，熱機(jī)，熱泵的一個(gè)熱力系統(tǒng)并不消耗外功，但是 kJ55451002 ????? n e tR W ， .5 k ????? n e tW ，就是說雖然經(jīng)過每一循環(huán)，冷源 T0 吸入熱量 55kJ，放出熱量 kJ，凈傳出熱量 55kJ 給 TH 的熱源，但是必須注意到同時(shí)有 kJ 惹來那個(gè)子高溫?zé)嵩?T1 傳給低溫 TH 的熱源，所以 55kJ 熱量自低溫傳給高溫(T0 – TH)是 花了代價(jià)的，這個(gè)代價(jià)就是 熱量自高溫傳給了低溫?zé)嵩?(T 1 – TH)，所以不違背第二定律。 進(jìn)入蒸汽輪機(jī)的過熱 蒸汽 的參數(shù)為： p1=30bar， t1=450℃ 。絕熱膨脹后乏汽的壓力為 p2=，如果蒸汽流量為 30t/h，試求： ① 可逆膨脹時(shí)，汽輪機(jī)的功率、乏汽的干度和熵。 ② 若汽輪機(jī)效率為 85%，則汽輪機(jī)的實(shí)際功率為多少？這時(shí)乏汽的干度及熵又是多少？ 解： ① K4129 30217450)()( .41 ???????? ??? ）（）（kkkk ppTTppTT 一個(gè)垂直放置的汽缸活塞系統(tǒng)，內(nèi)含有 m=100kg的水，初溫為 T1=300K。外界通過螺旋 槳向系統(tǒng)輸入功 Ws=1000kJ，溫度為 T0=373K 的熱源傳給系統(tǒng)內(nèi)水熱量 Q=100kJ。若過程中水壓力不變，求過程中熵產(chǎn)及做功能力損失。已知環(huán)境 T0=300K，水的比熱容 c=(kgK) 解： kJ11001001000 ?????? sW 562300( 1212 ?????????? Tc QTTTcQ pp ） 87TTlnS 12 ????? pc 373100TQS 0f ??? ? g ?????? fSS ???? gL STA 一齒輪箱在溫度 T=370K 的穩(wěn)定狀態(tài)下工作，輸入端接受功率為 100kW，而輸出功率為 95kW，周圍環(huán)境為 290K?，F(xiàn)取齒輪箱及其環(huán)境為一孤立系統(tǒng)， ① 試分析系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生哪些不可逆過程。 ② 計(jì)算每分鐘內(nèi)各不可逆過程的熵產(chǎn)及作功能力的損失。 ③ 計(jì)算系統(tǒng)的熵增及作功能力總的損失。 解： ① 摩擦 損耗 ， 環(huán)境散 熱 ② kW510095 ?????? Pq Q ，負(fù)號 表示放熱 閉口熵方程 gf SSdS ?? ?? 寫出對單位時(shí)間的關(guān)系式gf SSddS ?? ??? 由于穩(wěn)定 0??ddS k W /370 511 ???????? TqSS Qfg ?? 損失 ???? gL STA ? k W / 290 5022 ???????? TqSS Qfg ?? 損失 4 .8 1 k W0 1 7 022 ???? gL STA ? ③ 0 . 0 3 k W / K0 . 0 1 70 . 0 1 321 ????? ggg SSS ??? 8 . 1 8 k W4 . 8 13 . 3 721 ????? LLL AAA 某熱機(jī)工作于 T1=2020K， T2=300K 的兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g，試問下列幾種情況能否實(shí)現(xiàn)，是否是可逆循環(huán)： ① Q1=1kJ， W=； ② Q1=2kJ， Q2=； ③ Q2=， W=。 解：在 T1， T2 之間的可逆循環(huán)熱效率最高，等于卡諾循環(huán)熱效率，而 0030 011 12 ????? TTc? ① ????? n e tW ct ?? ?????? 12 不可能實(shí)現(xiàn) ② ct ?? ?????? 8 12 不可能實(shí)現(xiàn) ③ ????? n e tW ct ?? ?????? 12 不可逆循環(huán) 質(zhì)量為 的 CO 在閉口系統(tǒng)中由 p1=， T1=400K 膨脹到 p1=， T2=300K，做出膨脹功 W=。已知環(huán)境溫度 T0=300K， CO 的 Rg=(kg?K)， cv=(kg?K)，試計(jì)算過程熱量，并判斷該過程是否可逆？ 解： K)kg/( ?????? vgp cRc . 12121 ????????? ppRTTc gp 63008TQs 02 ???? ? 00 .0 1 60 .0 10 .0 2 6sss 21 ???????? 該過程不可逆 )400300()(U 12 ???????? TTc v . 7 k J8287 4 . 7WUQ ????????? 質(zhì)量 m=1106kg、溫度 T=330K 的水向環(huán)境放熱，溫度降低到環(huán)境溫度 T0=290K，試確定其熱量 火用 ExQ和熱量 火無 AnQ。已知水的比熱容 cw=(kg?K)。 解 : 水向環(huán)境放熱屬于定壓過程 )330290()(Q 0 ?????? TTc w? 7 .4 8)330290(1Q)1( 0 ?????? ?? TTE xQ xQnQ ???? ??? kJ106 7 4 6 7101 86 ?????xQE 76n ?????Q 兩股空氣流 mA1=10kg/s、 mB1=7kg/s，壓力 pA1=1MPa、 pB1=，溫度 TA1=660K、 TB1=100℃ ，試求： ① 兩股流絕熱混合后溫度； ② 混合后的極限壓力； ③ 當(dāng)混合后的壓力較極限壓力低 20%、且大氣溫度 T0=300K 時(shí)，可用能損失為多少？ 解： ① 1 1 2 21 1 2 2 12 10 66 0 7 ( 21 7 10 0( ) ( ) 51 8. 7 6 K10 7A A B BA w A B w B ABm T m Tm c T T m c T T T mm ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ） 一桶具有環(huán)境溫度的海水與一小玻璃杯沸水，如何比較二者的 火用 值？ 不可逆過程中，熱力系統(tǒng)做功能力的損失為什么和環(huán)境溫度有關(guān)？ 解：將二者放到同一 環(huán)境 溫度中，比較 兩 個(gè)熱力系統(tǒng)所提供的 熱量 可轉(zhuǎn)化為有用功的最大值。 通常取環(huán)境狀態(tài)作為衡量熱力系統(tǒng)做工能力能力大小的參考狀態(tài)，即認(rèn)為熱力系統(tǒng)與環(huán)境狀態(tài)相平衡時(shí)，熱力系統(tǒng)不再有作功能力。 熱力學(xué)第一定律表明，能量是守恒的，但為什么還會發(fā)生能源危機(jī)？ 解：能量雖然是守恒的，但 一切實(shí)際過程都是不 可逆過程，這樣就會伴有作功能力的損失。 內(nèi)燃機(jī)的壓縮過程是耗功過程，為什么現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)循環(huán)中都有壓縮過程 ? 解： 在進(jìn)氣狀態(tài)相同、循環(huán)的最高壓力和最高溫度相同的條件下，定壓加熱理想循環(huán)的熱效率最高，混合加熱理想循環(huán)次之，而定壓加熱理想循環(huán)最低。因此，在內(nèi)燃機(jī)的熱強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度受到限制的情況下，采用定壓加熱循環(huán)可獲得較高的熱效率。 有人認(rèn)為，燃?xì)廨啓C(jī)排出廢氣的溫度太高，應(yīng)設(shè)法降低排氣溫度使燃?xì)廨啓C(jī)做出更多的功。試從熱力學(xué)的觀點(diǎn)分析該建議的可行性。 解 : 有人認(rèn)為， 蒸汽動力循環(huán)最大能量損失發(fā)生在凝汽器部位， 應(yīng)設(shè)法降 低乏汽溫度使更小的熱量排向 凝汽器 。試從熱力學(xué)的觀點(diǎn)分析該建議的可行性。 解：通過對熱機(jī)的效率進(jìn)行分析指導(dǎo)，提高蒸汽的過熱溫度和蒸汽的壓力，都能使熱機(jī)效率提高。在 19 世紀(jì)二三十年代，材料的耐熱性較差，通過提高衡器的溫度而提高熱機(jī)的效率比較困難，因此采用在循環(huán)來提高蒸汽的初壓，隨著耐熱材料的研究通過提高蒸汽的溫度而提高熱機(jī)的效率就可以滿足工業(yè)要求，因此很長一段時(shí)間 不再涉及制造在煦暖工作設(shè)備。近年來要求使用的蒸汽初壓提高，由于初壓的提高使得乏氣敢賭村蘇降低，引起汽輪機(jī)內(nèi)部效率降低，另外還會侵蝕汽輪機(jī)葉片縮短汽輪機(jī) 壽命，所以乏氣敢賭不宜太低，必須提高乏氣溫度，就要使用再熱循環(huán)。 根據(jù)熵增與熱量 火無 的關(guān)系，討論對氣體定容加熱、定壓加熱以及定溫加熱時(shí)，哪一種加熱方式較為有利？比較的基礎(chǔ)分兩種情況： ① 從相同的初溫出發(fā)； ② 達(dá)到相同的終溫。（提示：比較時(shí)取相同的熱量 Q1。）