习题讲解热工基础市公开课一等奖省赛课获奖课件

第一章习题讲解

10/10/1习题讲解热工基础第1页例1：①试说明平衡状态与稳定状态关系。②铜棒一端与高温热源接触，另一端与低温热源接触，经历一段时间后，铜棒内各截面温度不再随时间改变，试问铜棒是否处于平衡态？10/10/2习题讲解热工基础第2页例1：①试说明平衡状态与稳定状态关系。②铜棒一端与高温热源接触，另一端与低温热源接触，经历一段时间后，铜棒内各截面温度不再随时间改变，试问铜棒是否处于平衡态？答：（1）稳定状态是指状态参数不随时间改变，但这种不变可能是靠外界影响来维持。平衡状态是指不受外界影响时状态参数不随时间改变。二者现有区分，又有联络，平衡必稳定，稳定未必平衡。（2）取铜棒为封闭系统，铜棒内各截面温度虽不随时间改变，即铜棒到达了稳定状态，但受到高温热源与低温热源外部作用，铜棒内各截面温度不等，所以并没有处于平衡状态。假如高温热源与低温热源均为有限热源，则最终两热源温度相等，铜棒内各截面温度必定要随时间发生改变，直到温度均匀为止。此时，铜棒处于平衡状态。10/10/3习题讲解热工基础第3页例2：

判断以下过程是否可逆过程，并简明说明理由：①对刚性容器内水加热，使其在恒温下蒸发；②对刚性容器内水做功，使其在恒温下蒸发；③对刚性容器内空气迟缓加热，使其从50℃升温到75℃；④100℃蒸汽流与25℃水流绝热混合；⑤一定质量空气在无摩擦、不导热气缸中被活塞迟缓压缩。10/10/4习题讲解热工基础第4页例2：

判断以下过程是否可逆过程，并简明说明理由：①对刚性容器内水加热，使其在恒温下蒸发；②对刚性容器内水做功，使其在恒温下蒸发；③对刚性容器内空气迟缓加热，使其从50℃升温到75℃；④100℃蒸汽流与25℃水流绝热混合；⑤一定质量空气在无摩擦、不导热气缸中被活塞迟缓压缩。答：（1）若热源温度与水温相等（或温差无限小），是可逆过程；若二者不等，则存在“温差传热”这一不可逆原因，便是不可逆过程。（2）对刚性容器内水做功，只能是搅拌功，则有粘性摩擦阻力耗散效应存在，因而是不可逆过程。（3）若热源温度与空气温度随时相等或随时保持无限小温差，是可逆过程；不然，存在“温差传热”这一不可逆原因，便是不可逆过程。（4）高温蒸汽流与低温水流绝热混合，显然二者之间存在“温差传热”这一不可逆原因，是不可逆过程。（5）迟缓压缩意味着外压与气体压力时刻保持相等，是可逆过程。10/10/5习题讲解热工基础第5页例3：①试说明可逆过程与准静态过程区分与联络。②系统经历了不可逆过程后，能否恢复到初始状态？10/10/6习题讲解热工基础第6页例3：①试说明可逆过程与准静态过程区分与联络。②系统经历了不可逆过程后，能否恢复到初始状态？答：（1）二者均要求由一系列连续瞬时平衡状态组成，都能够经过状态参数坐标图上线函数表示；准静态过程只要求系统内部状态改变要时刻保持平衡状态，不包括系统外部改变；可逆过程则不但要求系统内部改变必须是可逆，还要求系统与外界发生作用时也是可逆，即系统内部和外部必须都是可逆。可逆过程必须是准静态过程，而准静态过程不一定是可逆过程。（2）能。只是必须在环境留下痕迹。10/10/7习题讲解热工基础第7页例4：①状态参数含有什么特征？②系统状态变了，是否全部状态参数都必须改变？10/10/8习题讲解热工基础第8页例4：①状态参数含有什么特征？②系统状态变了，是否全部状态参数都必须改变？答：（1）状态参数特征是：状态一定，状态参数数值也随之确定；当系统状态发生改变时，状态参数改变量仅与初始、终了状态相关，而与改变所经历路径无关；系统经循环过程复原时，状态参数改变量为零。（2）当系统状态改变时，必定有状态参数发生改变，但并不是全部状态参数都必须改变。比如系统沿着定压线改变时，即使状态改变了，但状态参数压力没有改变。10/10/9习题讲解热工基础第9页

例5：某刚性容器被一个刚性壁分成Ⅰ、Ⅱ两部分。在容器不一样部位装有压力计，如图所表示。设大气压力为98kPa。①若压力表B和C读数分别为75kPa和0.11MPa，问压力表A读数是多少？容器两部分工质绝对压力为多少？②若表C为真空表，读数为24kPa，压力表B读数为36kPa，试问假如表A有读数，则表A是什么表？其计数为多少？

10/10/10习题讲解热工基础第10页例5：某刚性容器被一刚性壁分成Ⅰ、Ⅱ两部分。在容器不一样部位装有压力计，如图所表示。设大气压力为98kPa。①若压力表B和C读数分别为75kPa和0.11MPa，问压力表A读数是多少？容器两部分工质绝对压力为多少？②若表C为真空表，读数为24kPa，压力表B读数为36kPa，试问假如表A有读数，则表A是什么表？其计数为多少？

解：(1)

pⅠ=pb+pg,C=98+0.11×103=208(kPa)又pⅠ=pⅡ+pg,B则pⅡ=pⅠ－pg,B=208－75=133(kPa)由pⅡ=pb+pg,A得pg,A=pⅡ－pb=133－98=35(kPa)

(2)由表B为压力表知，pⅠ＞pⅡ；又由表C为真空表知，pⅠ＜pb。从而有：pb＞pⅠ＞pⅡ若表A有读数，则A表一定是真空表，有pⅠ=pb－pv,C=pⅡ+pg,B=(pb－pv,A)+pg,B则：pv,A=pg,B+pv,C=36+24=60(kPa)10/10/11习题讲解热工基础第11页分析讨论：（1）在工程实际中，不论是用压力表还是真空表，测得都是工质绝对压力与环境压力之差，而不是工质真实压力；（2）在计算绝对压力时所用环境压力并非一定是大气压力。此环境压力是指测压差仪表所处空间压力，既能够是大气压力pb，如本题中表A、C所处空间压力，也能够是某个空间压力，如本题中表B，其环境压力为pⅡ。10/10/12习题讲解热工基础第12页例6：一热力系统发生状态改变，压力随体积改变关系为pV1.3=常数。若热力系统初态为p1=600kPa、V1=0.3m3，问当系统体积膨胀至V2=0.5m3时对外作功为多少？10/10/13习题讲解热工基础第13页

例6：一热力系统发生状态改变，压力随体积改变关系为pV1.3=常数。若热力系统初态为p1=600kPa、V1=0.3m3，问当系统体积膨胀至V2=0.5m