工程热力学习题课3 工质的热力性质

1、博学 睿思 勤勉 致知实事求是 敢为人先 例例1 1 为为_A.A.理想气体、闭口系统、可逆过程理想气体、闭口系统、可逆过程 B.B.实际气体、开口系统、可逆过程实际气体、开口系统、可逆过程C.C.任意气体、闭口系统、任意过程任意气体、闭口系统、任意过程D.D.任意气体、开口系统、任意过程任意气体、开口系统、任意过程2211Vqc dTpdvA A。 是普遍适用于闭口系的，是普遍适用于闭口系的，从从 导出导出 受到受到两处制约：两处制约： ， ，非理，非理想气体的热力学能是温度和比体积的想气体的热力学能是温度和比体积的函数，只有理想气体的可逆过程才同函数，只有理想气体的可逆过程才同时满足这两点

2、要求。时满足这两点要求。quw quw 2211Vqc dTpdv21Vuc dT21wpdv例例2 2 理想气体的可逆吸热过程，下面哪个量理想气体的可逆吸热过程，下面哪个量一定增加一定增加_A.A.热力学能热力学能 B. B.熵熵 C.C.压力压力 D. D.温度温度B.据据q=u+w,理想气体在可逆过程中理想气体在可逆过程中u的的变化还要受制于变化还要受制于w的大小和正负，若理想气的大小和正负，若理想气体对外做功大于吸热量，气体热力学能将减体对外做功大于吸热量，气体热力学能将减小，导致温度下降、压力下降。但根据熵的小，导致温度下降、压力下降。但根据熵的定义，气体可逆吸热过程熵必定增加。定义

3、，气体可逆吸热过程熵必定增加。例例3 3 为了使刚性气瓶内残余气体的压力降低到原来的为了使刚性气瓶内残余气体的压力降低到原来的一半以下，利用抽气设备进行抽气，若抽气过程缓慢一半以下，利用抽气设备进行抽气，若抽气过程缓慢，可以认为气体的温度保持不变（如图）。今有一个，可以认为气体的温度保持不变（如图）。今有一个气瓶的容积为气瓶的容积为0.01m0.01m3 3，内有压力为，内有压力为0.1MPa0.1MPa的空气，用每的空气，用每次有效抽气容积为次有效抽气容积为0.1L0.1L的抽气设备进行抽气。有人认的抽气设备进行抽气。有人认为因为过程中温度保持不变，所以只要抽去为因为过程中温度保持不变，所以

4、只要抽去0.01m0.01m3 3/2=0.005m/2=0.005m3 3的气体，气瓶内的压力就可降低到原的气体，气瓶内的压力就可降低到原来压力的一半，而抽气设备每次有效抽气体积是来压力的一半，而抽气设备每次有效抽气体积是0.1L0.1L，所以抽气次数是，所以抽气次数是5050次，对不对？若不对，求抽气次次，对不对？若不对，求抽气次数。数。解：计算是错误的，随着抽气设备的运行，瓶内空气解：计算是错误的，随着抽气设备的运行，瓶内空气压力不断下降，虽然每次有效抽气体积不变，但是压力不断下降，虽然每次有效抽气体积不变，但是抽出气体的质量不断下降，因此抽气抽出气体的质量不断下降，因此抽气5050次，

5、抽出的次，抽出的空气质量少于原质量的一半，所以压力不会降低到空气质量少于原质量的一半，所以压力不会降低到原来的压力的一半。原来的压力的一半。 第一次抽气抽去的空气质量第一次抽气抽去的空气质量 第一次抽气后留在气瓶内的空气质量第一次抽气后留在气瓶内的空气质量 33,1111330.1 101(0.01 0.1 10 )101outVmmmmmVVm21,11111100101101outmmmmmm 第二次抽气后留在气瓶内的空气质量第二次抽气后留在气瓶内的空气质量所以经所以经n n次抽气后气瓶内质量是初态的次抽气后气瓶内质量是初态的1/21/2，则，则解得解得n=69.7,n=69.7,所以抽气

6、所以抽气7070次可使气瓶内压力降低到原次可使气瓶内压力降低到原来的一半以下。来的一半以下。111100()2101nmm2321100100()101101mmm例例4 4 刚性绝热容器刚性绝热容器A A初始时真空，连接到参数初始时真空，连接到参数保持恒定的充气管上进行充气（如图），若管保持恒定的充气管上进行充气（如图），若管线中气体温度线中气体温度t=30t=30，求：充气至压力，求：充气至压力p p后后A A内内气体温度气体温度t t2 2。已知：该气体的已知：该气体的c cp p=1.005kJ/(kg.K)=1.005kJ/(kg.K)、c cV V=0.718kJ/(kg.K)=0

7、.718kJ/(kg.K)解：取解：取A A为控制容积，在微元充气过程中：为控制容积，在微元充气过程中：输入系统的能量输入系统的能量 输出系统的能量输出系统的能量 0 0系统总能的增加系统总能的增加 dU dU所以所以 积分积分据题意据题意h=Ch=C，mm1 1=0,=0,所以所以hmhmii=m=m2 2u u2 2, ,考虑到考虑到mm1 1=m=m2 2，则，则h=uh=u2 2。因空气是理想气体，故其焓因空气是理想气体，故其焓h h和热力学能和热力学能u u仅是温度仅是温度函数。取函数。取0K0K为基点，则为基点，则h=ch=cp pT T、u u2 2=c=cv vT T2 2，所

8、以所以ih m0ih mdU2212 21 110ih mUUUmumu 21.005/(. )3034241510.718/(. )pVckJkg KTTKKCckJkg K例例5 5 当锅炉内的温度等于该压力对应饱和温当锅炉内的温度等于该压力对应饱和温度时，锅炉内可能为度时，锅炉内可能为_A.A.饱和水蒸汽饱和水蒸汽 B. B.饱和水饱和水C.C.湿蒸汽湿蒸汽 D.A D.A或或B B或或C CD D 饱和温度和饱和压力是一一对应的，饱和饱和温度和饱和压力是一一对应的，饱和状态下可以仅有饱和液、也可以仅有饱和状态下可以仅有饱和液、也可以仅有饱和汽、也可能是两相平衡共存的状态。汽、也可能是两

9、相平衡共存的状态。例例6 6 如工质为水，压力越高，其汽化潜如工质为水，压力越高，其汽化潜热热_A.A.降低降低 B. B.增大增大C.C.不变不变 D. D.不定不定A A 水得汽化潜热随着饱和温度（因而随饱和水得汽化潜热随着饱和温度（因而随饱和压力）升高而降低，到临界点时为零。压力）升高而降低，到临界点时为零。例例7 7 对密闭容器中的汽水混合物加热，对密闭容器中的汽水混合物加热，其干度其干度_A.A.降低降低 B. B.增大增大C.C.不变不变 D. D.不定不定D D 在定压或接近定压的条件下，加热水汽化在定压或接近定压的条件下，加热水汽化，干度增大。在定体积加热时，在汽水混，干度增大

10、。在定体积加热时，在汽水混合物初始比体积大于临界比体积时，加热合物初始比体积大于临界比体积时，加热后干度仍增大，但在汽水混合物初始比体后干度仍增大，但在汽水混合物初始比体积小于临界比体积时，加热后干度减小。积小于临界比体积时，加热后干度减小。例例8 8 汽缸汽缸- -活塞系统内有活塞系统内有0.5kg0.5kg压力为压力为0.5MPa0.5MPa，温度为，温度为260260的水蒸气，试确定的水蒸气，试确定缸内蒸汽经可逆等温膨胀到缸内蒸汽经可逆等温膨胀到0.20MPa0.20MPa时汽时汽缸的体积及与外界交换的功和热量。缸的体积及与外界交换的功和热量。过热蒸汽表111 1322223()0.5(2980.8/5000.48404/)1369.39/()0.5(2990.5