工程热力学第1-5章习题课

如图，已知大气压pb=101325Pa，U型管内汞柱高度差H=300mm，气体表B读数为0.2543MPa，求：A室压力pA及气压表A的读数peA1、解：强调：pb是测压仪表所在环境压力2、如图，气缸内充以空气，活塞及负载195kg，缸壁充分导热，取走100kg负载，待平衡后，求：（1）活塞上升的高度（2）气体在过程中作的功，已知解：取缸内气体为热力系—闭口系。首先计算状态1及2的参数：分析：突然取走100kg负载，气体失去平衡，振荡后最终建立新的平衡。虽不计摩擦，但由于非准静态，故过程不可逆，但仍可应用第一定律解析式。过程中质量m不变据由于m2=m1

？不可逆外力注意：活塞及其上重物位能增加向上移动了5cm，因此体系对外力作功且T2=T13、如图，已知活塞与气缸无摩擦，初始时p1=pb，t1=27℃

缓缓加热，使若m=0.1kg，缸径=0.4m，空气求：过程加热量Q解：据题意可以求出；W弹W斥4、充气问题解：取A为CV.——容器刚性绝热忽略动能差及位能差，则若容器A为刚性绝热初态为真空，打开阀门充气，使压力p2=4MPa时截止。若空气u=0.72T求容器A内达平衡后温度T2及充入气体量m。非稳定开口系由或流入：hinδmin

流出：0

内增：uδm解：分别对启动前后气瓶中的空气应用理想气体状态方程，有5：已知：启动柴油机时用空气瓶，开始时，瓶内装有的压缩空气；启动耗气后，瓶中空气的参数变为问：用去的空气质量是多少？=0.3m3由于因此，有即代入已知数据，得因此，用去的空气质量为6、1kg空气从0.1MPa，100℃变化到0.5MPa，1000℃求：1）2）解：空气、压力不太高，作理想气体处理a)取定值比热容b)取平均比热直线查表c)取平均比热表查表定比热:Δu=646.2kJkg;Δh=904.5kJ/kg平均比热直线:Δu=729.9kJkg;Δh=988.1kJ/kg平均比热表:Δu=732.1kJ/kg;Δh=990.4kJkg注:定比热误差较大7、某种理想气体作自由膨胀，求：Δs12。解：1）因容器刚性绝热，气体作自由膨胀即T1=T20又因为是闭口系，m不变，而V2=2V10上述两种结论哪一个对？为什么？?结论：

1）必须可逆2）熵是状态参数，故用可逆方法推出的公式也可用于不可逆过程。3）不可逆绝热过程的熵变大于零。8、0.5kmol某种单原子理想气体，由25℃，2m3可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。1）画出各过程的p-v图及T-s图；2）计算整个过程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。2）先求各状态参数解：1）等温过程：热量=膨胀功=技术功放热9、封闭气缸中气体初态p1=8MPa，t1=1300℃，经过可逆多变膨胀过程变化到终态p2=0.4MPa，t2=400℃。已知该气体的气体常数Rg=0.287kJ/(kg·K)，试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的？[比热容为常数，cV=0.716kJ/(kg·K)]解：1到2是可逆多变过程，对初，终态用理想气体状态方程式有所以多变指数多变过程膨胀功和热量故是吸热过程10、某理想气体经历4个过程，如T-s图1）将各过程画在p-v图上；2）指出过程加热或放热，膨胀或压缩。解：1-31-21-41-511、如图，某种理想气体有两任意过程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆绝热线上，试问：Δuab和Δuac哪个大？解：考虑过程b

c12、利用孤立系统熵增原理证明下述循环发动机是不可能制成的:它从167℃的热源吸热1000kJ向7℃的冷源放热568kJ，输出循环净功432kJ。证明：取热机、热源、冷源组成闭口绝热系所以该热机是不可能制成的13、某项专利申请书上提出一种热机，它从167℃的热源接受热量，向7℃冷源排热，热机每接受1000kJ热量，能发出0.12kW·h的电力。请判定专利局是否应受理其申请，为什么？解：从申请是否违反自然界普遍规律着手故不违反第一定律根据卡诺定理，在同温限的两个恒温热源之间工作的热机，以可逆机效率最高违反卡诺定理，所以不可能14、气缸内储有1kg空气，分别经可逆等温及不可逆等温，由初态p1=0.1MPa，t1=27℃压缩到p2=0.2MPa，若不可逆等温压缩过程中耗功为可逆压缩的120%，确定两种过程中空气的熵增及过程的熵流及熵产。（空气取定比热，t0=27℃

）解：可逆等温压缩不可逆等温压缩：由于初终态与可逆等温压缩相同15、某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图，试判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?解：不可能设为制冷循环：符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循环方法1：设为热机循环方法2：设为热机循环设为制冷循环注意：

1）任何循环（可逆，不可逆；正向，反向）第一定律都适用。故判断