【正文】 過(guò)程中吸熱40kJ，其容積增大為，壓力降低為，設(shè)比熱為定值，求過(guò)程中內(nèi)能的變化、膨脹功、軸功以及焓和熵的變化?，F(xiàn)以一絕熱容器用帶閥門(mén)的管道與它相連，慢慢開(kāi)啟閥門(mén)使空氣從主管道流入容器。儲(chǔ)罐的閥門(mén)關(guān)閉后放置較長(zhǎng)時(shí)間，最后罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫。3－11 ，與溫度為27℃、壓力為7MPa的壓縮空氣干管相連接，當(dāng)閥門(mén)打開(kāi)，空氣流進(jìn)罐內(nèi)，壓力達(dá)到5MPa時(shí)，把閥門(mén)關(guān)閉。試計(jì)算：（1）風(fēng)機(jī)出口處空氣溫度；（2）空氣在加熱器中的吸熱量；（3）若加熱器中有阻力，空氣通過(guò)它時(shí)產(chǎn)生不可逆的摩擦擾動(dòng)并帶來(lái)壓力降，以上計(jì)算結(jié)果是否正確？解：開(kāi)口穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)（1）風(fēng)機(jī)入口為0℃℃℃空氣在加熱器中的吸熱量＝(3)若加熱有阻力，結(jié)果1仍正確；但在加熱器中的吸熱量減少。解：開(kāi)口系統(tǒng)特征：絕熱充氣過(guò)程工質(zhì)：空氣（理想氣體）根據(jù)開(kāi)口系統(tǒng)能量方程，忽略動(dòng)能和未能，同時(shí)沒(méi)有軸功，沒(méi)有熱量傳遞。求充氣終了時(shí)罐內(nèi)空氣的溫度。解：熱力系：左邊的空氣系統(tǒng)：整個(gè)容器為閉口系統(tǒng)過(guò)程特征：絕熱，自由膨脹根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程絕熱自由膨脹W＝0因此ΔU=0對(duì)空氣可以看作理想氣體，其內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，得根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程＝100kPa39 一個(gè)儲(chǔ)氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內(nèi)壓縮空氣參數(shù)恒定，為500 kPa，25℃。試求容器內(nèi)最終壓力和溫度。過(guò)程Q（kJ）W（kJ）ΔE（kJ）1～21100011002～301001003～495009504～505050解：同上題37 解：熱力系：閉口系統(tǒng)，狀態(tài)方程：＝90kJ由狀態(tài)方程得1000＝a*+b200=a*+b解上兩式得：a=800b=1160則功量為＝900kJ過(guò)程中傳熱量＝990 kJ3－8 容積由隔板分成兩部分，左邊盛有壓力為600kPa，溫度為27℃的空氣，右邊為真空，容積為左邊5倍。過(guò)程熱量Q（kJ）膨脹功W（kJ）1a210x12b1741c2x22解：閉口系統(tǒng)。3－5，有一閉口系統(tǒng)，從狀態(tài)1經(jīng)a變化到狀態(tài)2，如圖，又從狀態(tài)2經(jīng)b回到狀態(tài)1；再?gòu)臓顟B(tài)1經(jīng)過(guò)c變化到狀態(tài)2。閉口系統(tǒng)根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程因?yàn)闆](méi)有作功故W=0；對(duì)整個(gè)禮堂的空氣和人來(lái)說(shuō)沒(méi)有外來(lái)熱量，所以內(nèi)能的增加為0。閉口系統(tǒng)根據(jù)閉口系統(tǒng)能量方程因?yàn)闆](méi)有作功故W=0；熱量來(lái)源于人體散熱；內(nèi)能的增加等于人體散熱。解：（1）密度＝（2）各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分壓力因?yàn)椋和砥渌煞址謮毫Ψ謩e為：（略）第三章 熱力學(xué)第一定律3－1 安靜狀態(tài)下的人對(duì)環(huán)境的散熱量大約為400KJ/h，假設(shè)能容納2000人的大禮堂的通風(fēng)系統(tǒng)壞了：（1）在通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后的最初20min內(nèi)禮堂中的空氣內(nèi)能增加多少？（2）把禮堂空氣和所有的人考慮為一個(gè)系統(tǒng)，假設(shè)對(duì)外界沒(méi)有傳熱，系統(tǒng)內(nèi)能變化多少？如何解釋空氣溫度的升高。解：折合分子量＝氣體常數(shù)＝288容積成分＝％ 1－％＝％標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度＝ kg /m3＝ m3/kg215 已知天然氣的容積成分。（1）空氣終態(tài)溫度582K（2）空氣的初容積p=3000(πr2)+101000= m3空氣的終態(tài)比容＝ m3/kg或者 m3/kg（3）初態(tài)密度＝4 kg /m32 kg /m329 解：（1）氮?dú)赓|(zhì)量＝（2）熔化溫度＝361K2－14 如果忽略空氣中的稀有氣體，則可以認(rèn)為其質(zhì)量成分為。大氣壓力B＝101kPa，問(wèn)：（1）氣缸中空氣的終溫是多少？（2）終態(tài)的比容是多少？（3）初態(tài)和終態(tài)的密度各是多少？解：熱力系：氣缸和活塞構(gòu)成的區(qū)間。第一種解法：首先求終態(tài)時(shí)需要充入的空氣質(zhì)量kg壓縮機(jī)每分鐘充入空氣量kg所需時(shí)間2－8 在一直徑為400mm的活塞上置有質(zhì)量為3000kg的物體，氣缸中空氣的溫度為18℃。解：熱力系：儲(chǔ)氣罐。壓送前儲(chǔ)氣罐中CO2的質(zhì)量壓送后儲(chǔ)氣罐中CO2的質(zhì)量根據(jù)題意容積體積不變；R＝ （1） （2） （3） （4）壓入的CO2的質(zhì)量 （5）將（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得m=25當(dāng)外界為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，一鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)可送300 m3的空氣，如外界的溫度增高到27℃，而鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)的送風(fēng)量仍為300 m3，問(wèn)鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的質(zhì)量改變多少？解：同上題＝26 空氣壓縮機(jī)每分鐘自外界吸入溫度為15℃、 m3， m3的儲(chǔ)氣罐內(nèi)。解：熱力系：儲(chǔ)氣罐。試求被壓入的CO2的質(zhì)量。. . . .. .工程熱力學(xué)(第五版)習(xí)題答案工程熱力學(xué)（第五版）廉樂(lè)明 譚羽非等編中國(guó)建筑工業(yè)出版社第二章 氣體的熱力性質(zhì)＝28，求（1）的氣體常數(shù)；（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度；（3），℃時(shí)的摩爾容積。解：（1）的氣體常數(shù)＝（2）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度＝＝（3），℃時(shí)的摩爾容積 ＝＝23．把CO2壓送到容積3m3的儲(chǔ)氣罐里，起始表壓力kPa，終了表壓力Mpa，溫度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。當(dāng)?shù)卮髿鈮築＝ kPa。應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程。設(shè)開(kāi)始時(shí)罐內(nèi)的溫度和壓力與外界相同，？設(shè)充氣過(guò)程中氣罐內(nèi)溫度不變。使用理想氣體狀態(tài)方程。加熱后其容積增大為原來(lái)的兩倍。使用理想氣體狀態(tài)方程。試求空氣的折合分子量、氣體常數(shù)、容積成分及在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的比容和密度。試求：天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度；各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分壓力。解：（1）熱力系：禮堂中的空氣。＝105kJ（1）熱力系：禮堂中的空氣和人?？諝鉁囟鹊纳呤侨梭w的散熱量由空氣吸收，導(dǎo)致的空氣內(nèi)能增加。在這個(gè)過(guò)程中，熱量和功的某些值已知，如表，試確定未知量。使用閉口系統(tǒng)能量方程(1)對(duì)1a2和2b1組成一個(gè)閉口循環(huán)，有即10＋（－7）＝x1+（－4）x1=7 kJ(2)對(duì)1c2和2b1也組成一個(gè)閉口循環(huán)x2＋（－7）＝2+（－4）x2=5 kJ(3)對(duì)過(guò)程2b1，根據(jù)－3 kJ36 一閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)由四個(gè)過(guò)程組成的循環(huán)，試填充表中所缺數(shù)據(jù)。將隔板抽出后，空氣迅速膨脹充滿整個(gè)容器。設(shè)膨脹是在絕熱下進(jìn)行的。充氣開(kāi)始時(shí)，罐內(nèi)空氣參數(shù)為100 kPa，25℃。設(shè)充氣過(guò)程是在絕熱條件下進(jìn)行的。沒(méi)有流出工質(zhì)m2=0dE=dU=(mu)cv2(mu)cv1終態(tài)工質(zhì)為流入的工質(zhì)和原有工質(zhì)和m0= mcv2mcv1mcv2 ucv2 mcv1ucv1=m0h0 (1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1=mcv2 =代入上式(1)整理得=3－10 供暖用風(fēng)機(jī)連同加熱器，把溫度為℃的冷空氣加熱到溫度為℃，然后送入建筑物的風(fēng)道內(nèi)，風(fēng)機(jī)軸上的輸入功率為1kW，設(shè)整個(gè)裝置與外界絕熱。加熱器中，p2減小故吸熱減小。這一過(guò)程進(jìn)行很迅速，可認(rèn)為絕熱。問(wèn)儲(chǔ)罐內(nèi)最后壓力是多少？解：熱力系：充入罐內(nèi)的氣體由于對(duì)真空罐充氣時(shí)，是焓變內(nèi)能的過(guò)程罐內(nèi)溫度回復(fù)到室溫過(guò)程是定容過(guò)程＝3－12 壓力為1MPa和溫度為200℃的空氣在一主管道中穩(wěn)定流動(dòng)。設(shè)（1）容器開(kāi)始時(shí)是真空的；（2）容器裝有一個(gè)用彈簧控制的活塞，活塞的位移與施加在活塞上的壓力成正比，而活塞上面的空間是真空，假定彈簧的最初長(zhǎng)度是自由長(zhǎng)度；（3）容器裝在一個(gè)活塞，其上有重物，需要1MPa的壓力舉起它。解：熱力系是1kg空氣過(guò)程特征：多變過(guò)程＝因?yàn)閮?nèi)能變化為＝ ＝ ＝＝8103J膨脹功：＝32 103J軸功： 103J焓變：＝8＝ 103J熵變：＝1034－2 有1kg空氣、初始狀態(tài)為，℃，進(jìn)行下列過(guò)程：（1）可逆絕熱膨脹到；（2）不可逆絕熱膨脹到，；（3）可逆等溫膨脹到；（4）可逆多變膨脹到，多變指數(shù)；試求上述各過(guò)程中的膨脹功及熵的變化，并將各過(guò)程的相對(duì)位置畫(huà)在同一張圖和圖上解：熱力系1kg空氣膨脹功：＝103J熵變?yōu)?（2）＝103J＝（3）＝103＝103（4）＝103J＝＝－43 具有1kmol空氣的閉口系統(tǒng)，其初始容積為1m3，終態(tài)容積為10 m3，當(dāng)初態(tài)和終態(tài)溫度均100℃時(shí)，試計(jì)算該閉口系統(tǒng)對(duì)外所作的功及熵的變化。解：（1）定溫膨脹功7140kJ(2)自由膨脹作功為04－4 質(zhì)量為5kg的氧氣，在30℃溫度下定溫壓縮，問(wèn)該過(guò)程中工質(zhì)吸收或放出多少熱量？輸入或輸出多少功量？?jī)?nèi)能、焓、熵變化各為多少？解：－因?yàn)槎兀瑑?nèi)能變化為0，所以 內(nèi)能、焓變化均為0熵變：－ kJ/K4－5 為了試驗(yàn)容器的強(qiáng)度。溫度為13℃的空氣充入受試驗(yàn)的容器內(nèi)，然后關(guān)閉進(jìn)氣閥并把空氣加熱。試比較不同過(guò)程中空氣對(duì)外所作的功，所進(jìn)行的熱量交換和終態(tài)溫度。經(jīng)過(guò)一個(gè)多變過(guò)程后終態(tài)變化為p2＝，v2=。解：（1）求多變指數(shù)＝1千克氣體所作的功146kJ/kg吸收的熱量 = kJ/kg內(nèi)能：＝－ kJ/kg焓： － kJ/kg熵：＝90J/()48 1kg理想氣體由初態(tài)按可逆多變過(guò)程從400℃降到100℃，壓力降為，已知該過(guò)程的膨脹功為200kJ，吸熱量為40 kJ，設(shè)比熱為定值，求該氣體的和解：kJ＝533J/()=200 kJ解得：n＝R=327 J/()代入解得：＝533+327=860 J/()49