工程热力学复习课举例

1、复习课举例2006机械系用第五章例题例题1空气的初态为0.1MPa、25，经压气机绝热压缩至终态压力0.5MPa，问：a.空气从压气机排出时温度能否为180？试说明理由；b.若压缩过程的终态为250、0.5MPa，则此压缩过程的可用能损失是多少？已知环境温度为25，压力为0.1MPa。试在Ts图上示出此过程。解：a.按题给，若终态温度为180，则气体的熵变应为然而，根据热力学第二定律，对绝热过程应有因此，题给t2180是不可能的。b.按题给，当t2=250时，过程的熵产量为因此，过程造成的可用能损失其过程及可用能损失在T-s图上的表示TsP2P112T0例题2（习题5-10）0.25kg 的C

2、O 在闭口系中由p1= 0.25MPa、 t 2= 120 、膨胀到 p2 = 0.125MPa 、 t 2 = 25 ，产生膨胀功W=8.0kJ，试计算过程热量，并判断该过程是否可逆。已知环境温度t 0=25 ，CO 的气体常数Rg = 0.297kJ/(kg.K) ， c v= 0.747 kJ/(kg.K) 。解：习题5-11：将一根m = 0.36kg 的金属棒投入mw=9kg的水中，初始时金属棒温度T m,i=, 1060K，水的初态温度T w = 295K 。比热容cm = 0.42kJ/(kg . K) ，比热容cw = 4.187kJ/(kg . K) ，求金属棒终温度Tf 和

3、金属棒、水、以及孤立系的熵变。设容器为绝热。解：取容器内水和金属棒为热力系，绝热，不作外功，即：思考题举例刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A中存有高压空气，B中保持真空，如图2-11所示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小孔，气体泄漏人B中，分析A、B两部分压力相同时A、B两部分气体的热力学能如何变化？ B隔板A自由膨胀思考题2-1 定义容器内的气体为系统，这是一个控制质量。由于气体向真空作无阻自由膨胀，不对外界作功，过程功W = 0；容器又是绝热的，过程的热量Q = 0因此，根据热力学第一定律 Q = U + W 应有 U = 0 即容器中气体的总热力学能不变，

4、膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时，其比热力学能亦与原来一样，没有变化，若为理想气体，则其温度不变。 当隔板上有一小孔，气体从A泄漏人B中，若隔板为良好导热体，A、B两部分气体时刻应有相同的温度，当A、B两部分气体压力相同时，A、B两部分气体处于热力学平衡状态，情况像上述作自由膨胀时一样，两部分气体将有相同的比热力学能，按其容积比分配气体的总热力学能；若隔板为绝热体，则过程为A对B的充气过程，由于A部分气体需对进入B的那一部分气体作推进功，充气的结果其比热力学能将比原来减少，B部分气体的比热力学能则会比原来升高，最终两部分气体的压力会达到平衡，但A部分气体的温度将比B部分的低。思考题3-1

5、1在图3-8所示T-s图上任意可逆过程1-2的热量如何表示？理想气体在1和2状态间的热力学能变化量、焓变化量如何表示？若1-2经过的是不可逆过程又如何？ Ts123定容线附图一Ts123定压线附图二思考题4-2对于理想气体的任何一种过程,下列两组公式是否都适用： 答：第一组公式对理想气体的任何过程都是适用的；第二组公式是分别由热力学第一定律的第一和第二表达式在可逆定容和定压条件下导出，因而仅分别适用于可逆的定容或定压过程。就该组中的两个公式的前一段而言适用于任何工质，但对两公式后一段所表达的关系而言则仅适用于理想气体。思考题4-4过程热量q和过程功都是过程量，都和过程的途径有关。由定温过程热量公式 可见，只要状态参数P1、v1和v2确定了，q的数值也确定了，是否q与途径无关？ 思考题4-10在T-s图上如何表示绝热过程的技术功wt和膨胀功w？（见第3章思考题11） 作业举例容器A 中装有0.2kg 的一氧化碳CO，压力、温度为0.07MPa ，27 ，容器B 中装有0.8kg的一氧化碳，压力0.12MPa 、温度为27 ， 见图4-25。A 和B 均为透热壁面，它们之间经管道和阀门相通连。现打开阀门，CO