【正文】 ()(150006kgkJ???????3 某封閉容器的容積為 3m3，內裝有 P1= MPa， t=27℃ 的氧氣，若定容加熱這部分氧氣到 t2=120℃ ，求需要加入 多少熱量？（設比熱容為定值） 解 : V0=P1V1T0 /P0T1=(m3), Q=V0（ CV’ |0120 120CV’ |027 27） Q=（ 27） =606(KJ) 3 將 1Kg氮氣由 30℃ 定壓加熱到 400℃ ，分別用定值比熱容、平均比熱容計算其熱力學能和焓的變化。 解 : 熱力學能的變化 : ΔU=m CVΔT,其中， CV=CV,m/M, CV,M=7R/2,代入數(shù)據(jù)得 : ΔU=397(kJ) 焓的變化 :Δh= m CpΔT ,其中， CP=CP,M/M, CP,M=9R/2,則 : CP=9R/2M=(kJ /kg K), 代入數(shù)據(jù) 得 :Δh=510(kJ) 熵的變化 : ΔS= m[CP Ln（ T2/T1） Rg Ln（ P2/P1)], Rg=R/M=(kJ /kg K),把已知條件代入得 ΔS=(kJ /kg K) 31 如圖所示為絕熱剛性容器，中間用隔板隔開。已知 VA=,Pa=600 KPa，TA=300K,VB=。待重新平衡后，試求： （ 1） 氣體熱力學能的變化量； （ 2） 氣體熵的變化量。 （ 2） ΔS= m[CVLn（ T2/T1） +RgLn（ V2/V1） ],其中： m=PV/RgT=600000 (287 573)= (Kg), LnT2/T1=0 (∵ ΔU=0, T2=T1) V2/V1=2, 代入得 : ΔS=(J /Kg K) 31 已知空氣由氮氣和氧氣組成。試求氮氣和氧氣的容積分數(shù)、空氣的折合分子量和氣體常數(shù)，空氣處于標準狀態(tài)下的比體積以及氮氣和氧氣的分壓力。已知 100m3的煙氣中的組元的分容積分別為 VCO2= m3， VN2=73 m3， VH2O= m3，求 （ 1） 各組元的分容積分數(shù)； （ 2） 混合氣體的折合千摩爾質量； （ 3）混合氣體的折合氣體常數(shù)； （ 4） 各組元在標準狀態(tài)下的分壓力。（設比熱容為定值） 2/ 定壓 2 定容 2 定容 2/ 定壓 1 1 P S T 0 0 V 解 : 定容過程 : (1) P1/T1= P2/T2，即 (273+27)=P2/(273+135),得 : P2=(MPa) (2)v= Rg T/P=287 300/( 106)=(Kg/m3) (3)q=CV ΔT=（ 5R/2M） (13527)=〔 5 (2 )〕 108 q=(KJ /Kg) (4)W=0 (5)Wt=v (P1P2)= () 106= 104(J /Kg) 定壓過程 : (1) P2= P1= (MPa) (2) V1/T1= V2/T2，即 (273+27)= V2/(273+135), 得 : V2=(Kg/m3) (3)q=CP ΔT=7R/2M (13527)=〔 7 (2 )〕 108 q=(KJ /Kg) (4)W=P(V2V1)= 106 ()= 104(J /Kg) (5)Wt=0 作業(yè)： 習題 31 1Kg空氣從相同初態(tài) P1=， t1=27℃ ， 分別經(jīng)定溫和絕熱兩可逆過程膨脹到 P2=，試求兩過程終態(tài)溫度、膨脹功、技術功和熵變化。 解 : 定溫和絕熱兩可逆過程在 PV 圖和 TS圖上的過程如圖所示： 定溫過程： （ 1） T2=T1=273+27=300（ K） （ 2）膨脹功 (3)技術功 Wt=W=(kJ /kg) 2/ 絕熱 2 等溫 2 等溫 2/ 絕熱 1 1 P v T S 0 0 )( 12 kgkJppRTw ?????? )(lnlnlnln121212KkgkJSppRSppRTTcsggp??????????(4)熵變化 絕熱可逆過程 （ 1）由 （ 2）膨脹功 (3) 技術功 (4) Δ S=0 )(102)(25)(25)(5212112kgkJwTTMRwTTcuuwv??????????????)(287)(27)(27)(212121kgkJwTTMRwTTchhwttpt????????????? T)()( 1212 ??? ?? 得即kkppTT 31 1Kg氧氣先被定熵壓縮到它的容積減小一半，然后在定壓下膨脹到原來的容積。 解 : 123過程在 pv圖和 Ts圖 ,如圖所示。試問熱機每作出 1KW h功需從熱源吸收多少熱量？向冷源放出多少熱量？熱機的熱效率為多少？ %7511 120230012 ????? TT?解： (1) 熱機的 (卡諾循環(huán) )熱效率： ? ? )( Jwq ct ????? ?? ? )( 6612 Jwqq ???????4 一卡諾熱機工作在 600℃ 和 20℃ 的兩個恒溫熱源之間。 33 6(kJ)6641000WQ(3) Q11 .07(KW)66 4/60/tWP )(664%(%0120,1010,12,??????????????????凈輸出功率：）由）解：（kJQWQWTTctctct??? 4 兩臺卡諾機串聯(lián)工作。試計算在下述情況下的 t值； （１）兩熱機輸出的功相同； （２）兩熱機的熱效率相同。 1600( kJ/h)40%4000Q(2)W 500( K)T /3001%40 )1(ct,101112,???????????? TTTct解：4某熱機在 T1=2023Ｋ的熱源與 T２ =300Ｋ的冷源之間循環(huán)工作，在下列情況下，試根據(jù)卡諾定理判斷該熱機循環(huán)可能否？可逆否？ （ 1） Q１ =2023kJ， W０ =1800kJ；（ 2） Q２ =2023kJ， Q１ =2400kJ； （ 3） Q１ =3000kJ， W０ =2550kJ。若在每一循環(huán)中工質從熱源吸熱 200KJ，試計算： (1)此熱量中最多可轉換成多少功？ (2)如果在吸熱過程工質與熱源之間存在 200Ｋ的溫差，在放熱過程中工質與冷源之間存在 20Ｋ的溫差，則該熱量中最多可轉換成多少功？此時的熱效率是多少？ (3)如果循環(huán)中，不僅存在上述的有溫差的傳熱，并且由于摩擦還使循環(huán)的功減少 40kJ，此時的熱效率是多少？ %, ????? TTct?解：卡諾循環(huán)熱效率： 160 (kJ)80%200Q39。)2(c39。, 12????????????最多可轉換的功：等效循環(huán)熱效率： TTct166 .7(kJ)%200QW)1( ct,10 ????? ?最多可轉換的功： %60139。 )(200Q(kJ)。W39。W)3(20012039。,1001??????????QWctkJ?等效循環(huán)熱效率： 4 某可逆熱機工作于 1400K的高溫熱源和 300K的低溫熱源之間，循環(huán)中工質從高溫熱源吸熱 5000KJ。 )(3930% %,1212,kJTTctct????????????：工質向冷源放出的熱量解：卡諾循環(huán)熱效率：)/()(5000)()1( 1400 111 1 KgKKJQS T ????????高溫熱源熵的變化量： )/()(5000)( 300 1122 KgKKJQS T ???????低溫熱源熵的變化量： )/()()(S )2(211211si,KgKKJSSSSTTEIHsi?????????????總熵的變化量： 48 有一可逆熱機，工作在溫度為 600℃ 和 30℃ 的熱源和冷源之間。試求： （１） 循環(huán)凈功； （２） 冷源吸熱量及熵變； （３） 如果由于絕熱膨脹過程中存在不了逆因素，使孤立系統(tǒng)的總熵增加，求冷源多吸收了多少熱量？循環(huán)少作多少功？ %, ????? TTct?解：卡諾循環(huán)熱效率： (kJ)%560003QW)1( ct,10 ????? ?循環(huán)凈功： (kJ)041119593000W(2)012 ???冷源吸熱量： )/()(1041)( 303 11 2 KgKKJQS TL ?????冷源熵的變化量： 。L ????? siS 第５章 水 蒸 汽 5 給水泵進口處的水溫為 160℃ ， 為防止水泵中水汽化，此處壓力最小應維持多少？ 答： 查飽和水與飽和蒸汽的熱力性質表知， 160℃ 水溫所對應的飽和水絕對壓力為： P=(即應維持的最小絕對壓力 )，則對應的最小表壓力 (即相對壓力 )Pg=PPb== MPa 52 已知水蒸汽 P=， v=,問這是什么狀態(tài) ?并用 水蒸汽表求其它參數(shù) ? ∴ 該 水蒸汽是濕蒸汽。. / 9m v, /001 39。/()39。其它參數(shù)：查焓熵圖得： h” =3012(KJ/kg)， s” =(KJ/kg K) , V” = m3/kg。 h=(KJ/kg),s=(KJ/kg K) （ 2） t=150℃ ， v=； 答： 由焓熵圖知