工程热力学和传热学课后答案(前五章)

#页脚内容TiT；理想气体的热力性质与卫2__3图4-13TiT；理想气体的热力性质与卫2__3图4-13.有两个卜任意过程訂1-2和谁大谁小?又如2和43在同P/I1>P1<n<

解释。,吸1热2->3为绝热膨胀过程，内能下降。所以2u2>u3。变膨胀过程中气体温度的变化以及气体与外界热传递的方向，并用热力学第4.讨论定律加以内能增加5.理想气体分了量M-16,k-1；3,若此气体稳定地流过管道，进出管道时气体的温度分别为30C而热泵向另一热源放出的热量Qh供冬天室内取暖用。（1）如热机的热效率为t=0.50,热泵的供热系数h=4，求Qh；（2）如热机和热泵均按可逆循环工作，求Qh；（3）如上述两次计算结果均为Qh>Qi，表示冷源To中有一部分热量传入了温度Ti'的热源，而又不消耗（除热机E所提供的功之外的）其他机械功，这是否违反热力学第二定律的克劳修斯说法？W=Qi*t=1*0.5=0.5kJQh=W*h=4=0.5*4=2kJW=1*(1-250/1000)=0.75kTQh=0.75*(310/(310-250))=3.875J⑶不违反，T1>T1'第四章基本概念理想气体：比热容:习题2.热力学第一定律的数学表达式可写成q-w或q=q/：t•.pdv两者有何不同？1q=△u+w热力学第一定律的数学表达，普适的表达式q=Cv*AT+/pdv内能等于定容比热乘以温度变化，适用于理想气体；体积功等于压力对比容的积分,适用于准静态过程。所以该式适用于理想气体的准静态过程.图4-1所示，1-2和4-3各为定容过程，1-4和2-3各为定压过程，试判断q143与q123哪个大？q123-（u3-u1）+w123q143-（u3-u1）+w1431-3,点2和点^-32在>同一条绝热线上，如图4-2所示。试问△u12与厶53和90C，试求对每公斤气体所需的加热量（气体的动能和位能变化可以忽略）R-RM/M-8314/16Cp-Cv-RCp/Cv-kq-Cp(T2-T1)

•某理想气体在气缸内进行可逆绝热膨胀，当容积为二倍时，温度由40C下降到—40C,过程中气体做了60kJ/kg的功。若比热为定值，试求Cp与Cv的值。q=△u+w0=Cv(-40-40)+60kkp1*v=p1*(2v)p1*v=R(273+40)p2*2v=R(273-40)w=R*T1/(k-1)*(1-T2/T1)Cp=Cv+R.某理想气体初温Ti=470K，质量为2.5kg，经可逆定容过程，其热力学能变化为.：U=295.4kJ,求过程功、过程热量以及熵的变化。设该气体R=0.4kJ/(kg•),k=1.35，并假定比热容为定值。Cp-Cv=RCp/Cv=kW=0,Q=.：U,.T=.：U/(2.5kg*Cv),.S=•在一具有可移动活塞的封闭气缸中，储有温度t1=45C，表压力pg1=10kPa的氧气0.3m3。在定压下对氧气加热，加热量为40kJ;再经过多变过程膨胀到初温45C,压力为18kPa。设环境大气压力为0.1MPa，氧气的比热容为定值，试求：(1)两过程的焓变量及所作的功；(2)多变膨胀过程中气体与外界交换的热量。(1)过程1为定压过程，焓变于加热量40kJ;过程2的终了状态和过程1的初始状态比较，温度相同，理想气体的焓为温度的函数，所以过程2的焓变为-40kJ。1kg空气，初态p1=1.0MPa,11=500C,在气缸中可逆定容放热到p2=0.5MPa，然后可逆绝热压缩到t3=500C,再经可逆定温过程回到初态。求各过程的-：u,：h,s及w和q各为多少？并在p-v图和T-s图上画出这3个过程。10•一封闭的气缸如图4-3所示，有一无摩擦的绝热活塞位于中间，两边分别充以氮气和氧气，初态均为p1=2MPa,t1=27C。若气缸总容积为1000cm3,活塞体积忽略不计，缸壁是绝热的，仅在氧气一端面上可以交换热量。现向氧气加热使其压力升高到4MPa，试求所需热量及终态温度，并将过程表示在p-v图及T-s图上。绝热系数k=1.4图4-3V1=0.0005m3TOC\o"1-5"\h\z664*10*VO2/TO2=2*10*0.0005/(273+27)664*10*Vn2/Tn2=2*10*0.0005/(273+27)VO2+VN2=0.0016k6k2*10*0.0005=4*10*VN211.如图4-4所示，两股压力相同的空气流，一股的温度为t1=400C，流量m=120kg/h;另一股的温度为t2=150C,流量mb=210kg/h;在与外界绝热的条件下，它们相互混合形成压力相同的空气流。已知比热为定值，试计算混合气流的温度，并计算混合过程前后空气的熵的变化量是增加、减小或不变？为什么？(400+273)*120+(150+273)*210=(120+210)*TT=

熵增过程图4-4△S=Q(1/423-1/673)12•如图4-5所示，理想气体进行了一可逆循环1-2-3-1，已知1-3为定压过程，V3=2vi；2-3为定容过程，P2=2p3；1-2为直线线段，即p/v=常数。⑴试论证q1^.q,Cb^；(2)画出该循环的T-s图，并证明=也$二+占S3H；(3)若该理想气体的Cp=1.013kJ/(kgK)；Cv=0.724kJ/(kgK),试求该循环的热效率。(1)一个循环，内能不变，输出正功，总的吸热量为正；⑶T2=2*T3=4*T1Q12=Cv(T2-T1)+(p1+p2)*(V3-V1)/2=Cv(T2-T1)+Cp(T3-T1)/2+Cp(T3-T1'=Cv*3T1+Cp*T1/2+Cp*(2T1)/2(T1'为压力p2以及容积v1在p-v图对应的温度)4-5Q23=-Cv(T2-T3)=-Cv*2T1Q31=-Cp(T3-T1)=-Cp*T1W=Q12-Q23-Q3效率=W/Q1213•1kmol理想气体从初态p1=500kPa,T1=340K绝热膨胀到原来体积的2倍。设气体Mcp=33.44kJ/(kmolK)•Mcv=25.12k