tgqaaa第二章熱力學(xué)第一定律-資料下載頁
2025-07-24 15:24本頁面
【正文】 τ時(shí)間充氣后，儲氣罐內(nèi)氣體的質(zhì)量為 m0， 內(nèi)能為 U0， 設(shè)過程絕熱。試證明，當(dāng)充氣過程中氣體的流動動能和重力位能忽略不計(jì)時(shí)， U0=m0h。 P 、 h m 0 U 0 分析此類問題可以用開口系統(tǒng)一般能量方程式求解，也可以用熱力學(xué)第一定律能量守恒的基本原理列出方程。 充氣過程分析： P 、 h m 0 U 0 建立儲氣罐內(nèi)質(zhì)量 m0與進(jìn)口流量 qm1的關(guān)系： 01212121mdmdddmdq m ??? ????????????在△ τ時(shí)間段積分： 121 mmm qqqddm ????即儲氣罐內(nèi)空氣的質(zhì)量等于送氣流量的積分。 取儲氣罐為開口系統(tǒng)。 解 1： 用開口系統(tǒng)能量方程分析 能量平衡分析： sfmfm PgzchqgzchqddEQ ??????? ????????? ????1211122222 2121??根據(jù)題意： 000200 ????? ms qPQueUE ?上式化簡為： 011 ?? hqddU m? P 、 h m 0 U 0 01212121mdmdddmdq m ??? ????????????011 ?? hqddU m?對上式積分： ???????dhqdddU m 112121?? ?注意： h1=h 不隨時(shí)間而變。 ?? ?21211?????dqhdU mhmUUUU00021 。0?????? ?????分析說明： 儲氣罐內(nèi)熱力學(xué)能的增加來自于輸氣管內(nèi)空氣的焓。 進(jìn)入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量＝系統(tǒng)儲存能量的增量 進(jìn)入系統(tǒng)的質(zhì)量： 01020 mmm ??進(jìn)入系統(tǒng)的能量： 10hm系統(tǒng)能量的增量： 0102 UU ?建立能量平衡方程： 010 Uhm ?0U?離開系統(tǒng)的能量： 0 解 2： 用能量守恒基本原理分析： 放氣過程分析： 例 2： 有一壓縮空氣儲氣罐，容積為 3m3，由于用戶消耗，氣壓由 3MPa降為 ，假定空氣的比熱力學(xué)能僅為溫度的函數(shù)，供氣過程中，罐內(nèi)氣體的溫度保持和環(huán)境溫度相同，且氣體流速不高，可忽略不計(jì)，試求供氣過程中，儲氣罐和環(huán)境交換的熱量。（ 2－ 17） 解 1： 用開口系統(tǒng)能量方程求解 取儲氣罐為開口系統(tǒng)： 根據(jù)質(zhì)量守恒定理： 210 mmdm ?? ?? 2m???在放氣過程中，出口氣體的狀態(tài)隨時(shí)與罐內(nèi)氣體的狀態(tài)相同。 流動動能和重力位能忽略不計(jì)，且無功的交換。 根據(jù)開口系統(tǒng)能量方程： sff WgzchmgzchmdEQ ???? ??????? ????????? ????1211122222 212100 10200 ???? mhhWUE ?20 mdm ???220 hmdUQ ?? ?? 000 hdmdU ??0000 )( hdmumd ??000000 dmhdmudum ??? 00 ?du000 dmvp??000 dmvpQ ???兩邊積分： )( 010200 mmvpQ ??? VpVp 0201 ??kJJ 366 ???????? 儲氣罐吸熱 103kJ。 解 2： 用能量守恒的基本原理求解： 對某一瞬間： 離開系統(tǒng)的質(zhì)量： 2m?帶走的能量： 0222 hmhm ?? ?系統(tǒng)吸熱： Q?系統(tǒng)能量的增量： 0dU建立能量平衡方程： 020 hmQdU ?? ??總結(jié)： 熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式： 閉口系統(tǒng)： 任意工質(zhì)、任意過程： wuq ???任意工質(zhì)、無摩擦準(zhǔn)靜過程： ????21pdvuq開口系統(tǒng)： 任意工質(zhì)、穩(wěn)定流動過程： sf wzgchq ??????? 221任意工質(zhì)、無摩擦準(zhǔn)靜穩(wěn)定流動過程： ????21v d phq本章自檢概念題 : v d pdhq ???swzgchq ???????221一、是非判斷題： 熱力學(xué)第一定律 適用于任何工質(zhì)的任何過程。 工質(zhì)吸熱后一定膨脹。 理想氣體放熱后，溫度一定下降。 穩(wěn)定流動能量方程 不能用于有摩擦的情況。 流動功 ?（ pV)只有在開口系統(tǒng)中研究氣體流動時(shí)才需考慮。 一定量的氣體 ， 在某一過程中吸收熱量 50kJ， 同時(shí)對外作功 70kJ， 此過程違反熱力學(xué)第一定律 。 二、選擇題： 表達(dá)式 WdUQ ?? ??（ a)、適用于任意熱力過程； （ b)、適用于準(zhǔn)靜過程； （ c)、僅適用于閉口系統(tǒng)中的熱力過程。 表達(dá)式 適用 中的 。 pdVdUQ ???（ a1)、閉口系統(tǒng)；（ a2)、開口系統(tǒng)；（ a3)、閉口及開口系統(tǒng)； （ b1)、準(zhǔn)靜過程；（ b2)、任意熱力過程；（ b3)、非準(zhǔn)靜過程。 ? Q?? Q? ? W?? W?在正循環(huán)中， 零，同時(shí) _零。在逆循環(huán)中， —— 零，同時(shí) —— 零。 （ a)、大于；（ a)、小于；（ a)、等于。
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