工程热力学答案

工程热力学答案一、填空题第一章功和热量都是与过程有关的量。2热量的负值代表工质向外放热。3功的正值代表工质膨胀对外作功。4循环中各个过程功的代数和等于循环净功。5循环中作功与耗功的绝对值之差等于循环净功。6、热效率T定义为循环净功与消耗热量的比值。7如果工质的某一热力学量的变化量与过程路径无关，而只与过程的初态和终态有关，则该热力学量必是一个状态参数。8如果可使工质沿某一过程相同的途径逆行回复到原态，并且与之相关的外界也回复到原态、不留下任何变化，则该过程为可逆过程。9不存在任何能量的不可逆损耗的准平衡过程是可逆过程。10可逆过程是指工质能经原过程路径逆向进行恢复到初态，并在外界不留下任何改变的过程。11平衡过程是整个过程中始终保持热和力的平衡的过程。2热力系统的平衡状态是指在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变。13系统处于平衡态通常是指同时具备了热和力的平衡。14被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统。15热力系统中称与外界有质量交换为开口系统。6热力系统中称与外界无热交换为绝热系统。7热力系统中称既无能量交换又无质量交换为孤立系统。18热力系统中称仅与外界有能量交换而无质量交换为闭口系统。19大气压力为PB，真空度为PV，系统绝对压力P应该是PPBPV。20大气压力为PB，表压力为PG则系统的绝对压力P、PPBPG。2在大气压力为1BAR的实验室里测量空气的压力时，若真空表的读数为30000PA，则空气的绝对压力为7104PA。22制冷系数定义为在逆向循环中，低温热源放出的热量与循环消耗的净功之比。23供暖系数定义为在逆向循环中，高温热源得到的热量与循环消耗的净功之比。24循环的净功等于循环的净热量。25热动力循环是将热能转化为机械能的循环。26衡量热动力循环的经济性指标是循环热效率TW/Q1。第二章1当1千克工质不可逆绝热地流经压气机时,若进出口的焓分别为H1和H2，则机器对工质作功为。H21工质稳定绝热流经喷管时进、出口的焓为H1和H2，若进、出口的位能差可忽略不计，则1千克工质的动能增量为H1H2。3在一个闭口热力系统中，若工质向外放热5KJ且对外作功5KJ，则内能变化量为10KJ。4用焓变化量和技术功表示的稳定流动能量方程式为QHWT。5稳定流动能量方程式为QHCCGZ2Z1WI。1216热力系统的总储存能包括内能、宏观动能和重力位能。7热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象上的应用。8技术功WT与膨胀功W的关系是WTWP1V1P2V2。9工质流经汽轮机和燃汽轮机时，位能差、动能差和散热量均可忽略不计，若进出口的比焓分别为和，则一千克工质对机器作功为H1H2。1210工质稳定流经锅炉、回热器等热交换器时，与外界无功的作用，略去动能差、位能差，1千克工质吸热量QQH2H1。11在热力设备中，随工质流动而转移的能量等于HUPV。12焓的定义式HUPV。131KG工质通过一定的界面流入热力系统时，系统获得的总能量是焓。14工质进行稳定绝热流动过程时，进出口的比焓分别为和，若进出口的动能差和位1H2能差可忽略不计，则1KG工质对外作的技术功为H1H2。15在可逆过程中，技术功的计算式为。VDPWT16只适用于可逆过程的热力学第一定律解析式为或QU12QHVDP12。17推动功只有在工质移动位置时才起作用。18功的数值不仅决定于工质的初态和终态，而且还和进行的过程有关。第三章1某双原子理想气体的定容比热为072KJ/KGK，其气体常数为0288KJ/KGK。在温度为、体积为的理想气体混合物中，若第I种组成气体的分压力为PI，则其质量可表示为MIPIV/RIT。3若双原子理想气体的气体常数R288J/KGK，则其定压比热CP1008J/KGK。4在压力为P、温度为T的理想气体混合物中，若第I种组成气体的分容积为VI，则其质量可表示为MIPVI/RIT。5理想气体实质上是实际气体压力趋近于零、比容趋近于无穷大时的极限状态。6质量热容C、摩尔热容CM和体积热容C三者之间的数量关系是CMMC00024C。7阿佛加德罗定律指出在同温同压条件下，各种气体的摩尔容积都相同。8在无化学反应及原子核反应的过程中，热力学能的变化只是内动能和内势能的变化。9道尔顿分压定律可表述为混合气体的总压力等于各组成气体的分压力之和。10已知空气的定压摩尔比热为7KCAL/KMOLK，则其定压质量比热应为1012KJ/KGK。11理想气体由某一初态，不可逆变化至状态，其焓变量H12CPMT2T1。12理想气体状态方程为PVRGT或PVMRGT。13已知理想气体在两个状态下的温度和比容值T1,T2,V1,V2则状态至状态的比熵变化S12。SCLNTRLV12V212114理想气体的两个假设是分子有质量无体积，分子间无作用力。15理想气体由状态不可逆变化至状态，其内能变化量为U12CVMT2T1。16理想气体定压比热和定容比热的关系为CPCVRG。17通用气体常数R8314KJ/KMOLK。18已知理想气体在两个状态下的温度和压力值T1,T2,P1,P2，则由状态1变化至状态2，其熵变量S12。SCLNRLP12P21119若已知某一理想气体的摩尔质量为M，则其气体常数RG8314/KJ/KGKM。20理想气体的热力学能仅是温度的函数。21比热容比和气体常数RG及定容比热CV三者之间关系为CVRG/1。22热力学中标准状态定义为压力P011325105PA，温度T027315K23氮气的气体常数R29694J/KGK。24理想气体进行一个定压过程后，其比热力学能的变化量可用UCVMT计算。25对于理想气体，当过程的初温和终温相同时，任何一个过程的焓变化量都等于零。26气体常数RG与摩尔气体常数R的关系为RG。M/27理想气体进行一可逆定压过程，其吸热量等于CPT。28N千摩尔理想气体状态方程式为PV83143NT。29不同热力过程的比热容是不相同的，所以比热容是与过程有关的量。30适用于理想气体可逆过程的热力学第一定律解析式为DQCVDTPDV。31理想气体的热力学能与焓只是温度的函数。第四章1TS图上可逆定容过程线下方的面积可代表绝热过程的容积变化功。2图上可逆定压过程线下方的面积可代表焓的变化量。3图上可逆定压线下方的面积可代表绝热过程的技术功。4在图上，定压线的斜率小于定容线的斜率。5理想气体自P1、V1可逆膨胀至P2、V2，技术功WT，膨胀功W12VPN。若为可逆绝热膨胀，则WT是W的K倍。12N6理想气体多变指数为N的多变过程，其技术功WT和过程功W之间有关系式WTNW。7定容过程的热力学能增加等于吸热量，定压过程的焓增等于吸热量。8在PV图上，定容过程线斜率最大，定压过程线斜率绝对值最小。9在TS图上，定温过程线斜率最小，绝热过程线斜率最大。10理想气体进行一个吸热、降温过程，其多变指数N的范围是11，管道截面应为渐缩形状。3空气流过缩放喷管，在喉部流速为当地音速，压力为临界压力，后者为初压的0528。工质经绝热节流后，压力降低，熵增大，焓不变。5当亚音速气流流经渐缩形喷管时，其出口的气流马赫数只能是1。亚音速空气流经渐缩喷管，入口处气流P15BAR，若要求出口截面上气流达到当地音速即M21，则要求背压值P005285264BAR。7工质稳定流经喷管或扩压管时，不对设备作功，略去位能差和热交换量，其动能变化量H1H2。121C8气体在绝热管道中流动时，若流速增加，则焓降低。9对于渐缩喷管，如果初压一定，当背压低于临界压力时，该喷管的出口速度达到音速。10理想气体稳定流过渐缩喷管，背压等于临界压力，若降低背压，则喷管的出口压力将不变。11当来流气流为超音速时，为了提高气流的压力，应选用渐缩形扩压管。12理想气体稳定地流过渐缩喷管时，背压低于临界压力，若提高初压，则喷管出口压力将提高。13喷管出口速度的计算公式C2的适用条件是可逆过121KPVK程，理想气体，定比热。14在管内稳定的绝热流动过程中，若不计位能，则任一截面上的焓与动能之和保持不变。第九章1对于活塞式压气机，当初态和压缩过程的多变指数都给定时，若增压比提高，则耗功增加。2若压缩同量的气体至同样的增压比，有余隙容积时的耗功与无余隙容积时的耗功相同。3当活塞式压气机的余隙容积比和多变指数一定时，增压比越大，容积效率越低。活塞式压气机采用两级压缩级间冷却时，最有利的中间压力是使两个气缸中所消耗的总功为最少的压力。活塞式压气机余隙容积的存在，对压缩定量的气体所消耗的功无影响，使容积效率降低。6活塞式压气机的容积效率定义为有效吸气容积与气缸排量之比。7活塞式压气机的压缩过程可有三种情况，分别为定温压缩、绝热压缩和多变1CV；/TSPP/TSV2当双原子理想气体经历一个N13的膨胀过程时，其能量转换关系如何Q0,W0,U0,WN1。6理想气体膨胀时是否必须吸热被压缩时是否必须向外界放热为什么不一定，根据QUW说明；7空气进行多变比热CN0，Q0，所以DQ/T0，DS0，DST2，传热量为Q，S孤Q/T1Q/T2Q1/T21/T108为什么“热力系统经过一个不可逆过程后，其熵的变化量无法计算”的说法是错误的那么不可逆过程的熵变量又应该通过什么途径来计算呢熵是状态参数，熵变量仅决定于热力系统的初终状态，不论过程可逆与否，与路径无关，由于过程有，故熵变不能通过不可逆过程计算，但可通过初终态相同的SDT12任意可逆过程计算。10PV图上两条定熵线为什么不可能相交试根据热力学第二定律证明之。假设两条定熵线相交，用反证法证明。11“不可逆过程的熵差无法计算”，该说法对不对为什么不对，熵是状态参数，与过程无关。12“如果从同一始态到同一终态有两条途径，一为可逆，一为不可逆，那么不可逆的熵差必大于可逆途径的熵差”。这种说法对吗为什么不对，熵是状态参数，与过程无关。只要有相同的初终态，熵差就相等。13为什么单热源热机不能实现（试用孤立系统的熵增原理进行分析）如单热源热机能实现则从高温热源吸进热量Q1全部变为功，Q1W0，取孤立系S孤Q1/T1W/T1T2，所以S孤0528取渐缩形3696/70528取渐缩形12/70，起喷管作用；M1时，DC0，所以DP0，又KM2DC/CDP/P，DC0，所以DP0，必DA0，则DP0。又由1/KDP/PM2DC/C，DC0，DQ0，所以DT0，WK，K0和Q0，Q1，又因Q12TMTV，TS图见热力学P281图1012；2对内燃机的三种理想循环，当初态、吸热量和最高压力相同时，试用TS图比较三种理想循环热效率的高低。TS图略。由图知，Q1PQ1MQ1V,Q2VQ2MQ2P，由热效率公式，所以TPTMTV。3当初态相同、压缩比相同、吸热量Q1相同时，试画TS图比较活塞式内燃机三种理想循环热效率的高低。TS图见沈维道的工程热力学P280图1011；由图知，Q1VQ1MQ1PQ2PQ2MQ2V由热效率公式TRTMTP4画出内燃机混合加热理想循环的和图，指出循环的特性参数，在图上比较初态相同，压缩比相同，最高温度相同时，三种内燃机理想循环热效率大小。TVTMTP5在TS图上比较初态相同，最高压力和放热量相同时，内燃机三种理想循环热效率的高低。与工程热力学一书图1012P281相同；TPTMTV6对活塞式内燃机的三种理想循环，当初态、最高温度和放热量相同时，试在TS图上比较这三种循环热效率的高低。循环TS图与书图1012相同。TPTMTV7对内燃机三种理想循环，当初态、压缩比和放热量相同时，试在TS图上比较三种循环热效率的高低。循环TS图略。由图知，Q1VQ1MQ1PQ2VQ2MQ2P由热效率公式，所以TVTMTP8在图上比较初态相同，吸热量和最高温度相同时，内燃机三种理想循环热效率的高低。TPTMTV9试在TS图上画出燃气轮机装置的定压加热实际循环，（实际循环中只有压缩过程和膨胀过程是不可逆绝热过程，其余过程都是可逆的），并在TS图上面积表示实际循环比理想循环少作的功。TS图参见热力学P288图1019，不可逆绝热膨胀比可逆绝热膨胀少作的功为定压线44下方的面积，不可逆绝热压缩比可逆绝热压缩多耗的功为定压线22下方的面积。11若初态的循环最高温度相同时，若增压比提高，试画TS图证明燃气轮机装置定压加热理想循环的热效率提高。第十一章试画图比较简单蒸汽动力装置的理想循环（即朗肯循环）热效率与只考虑汽轮机中摩阻损耗的实际循环热效率的高低。TS图见热力学P301图116；2当蒸汽的初温和背压不变而提高初压时，试画图分析朗肯循环热效率和汽轮机排汽干度的变化。TS图见热力学P300图114，将使热效率增大，排汽干度降低。3当忽略水泵功时，画出蒸汽动力装置朗肯循环的图，指出影响该循环热效率蒸汽参数，并在图上用面积表示该循环的净功。类似工程热力学图111P297。影响该循环热效率蒸汽参数有初温T1、初压P1和背压P2。4试画TS图说明对于蒸汽动力装置朗肯循环，在相同的初压及背压下，提高初温可使热效率增大。见工程热力学一书图113P3005当初态和绝热膨胀终压相同时，试在水蒸汽的HS图上画出汽轮机中的可逆绝热膨胀过程和不可逆绝热膨胀过程。见热力学书P301图116（B）。6对蒸汽动力装置循环，一为理想循环，一为考虑汽轮机中存在不可逆损失而进行了不可逆绝热膨胀的实际循环，试用TS图表示两种循环的循环功的差值。TS图与书图116（A）相同。W面积22A7821234561为可逆循环。12A34561为不可逆循环。五、计算题第二章空气在压气机中被压缩，压缩前后的参数分别为P11BAR、V10845M3/KG，P28BAR,V20175M3/KG。若在压缩过程中每KG空气的内能增加1465KJ并向外放热50KJ，求压缩过程中对每KG气体所作的功及每生产1KG压缩空气所需的功。1、WQU5014651965KJWCWTWP1V1P2V2252KJ设有一定量的气体在气缸内被压缩，容积由15M3压缩到05M3，压缩过程中压力保持常数P1BAR。若在压缩过程中气体的内能减小15KJ，则此过程中有多少热量被气体吸入或放出压缩功W100KJPDV12由一律QUW115KJ故放出115KJ热量。第三章在23的仓库，有一只容积为004M3的氧气瓶，其表压力为150BAR。领来车间后长期未使用。经一段时间后，在车间温度17下，指示压力为152BAR，当地的大气压PB1BAR，试计算氧气瓶漏气量。P1151BARP2153BAR由1，2状态气体状态方程得MM1M2117KGR026KJ/KGK2压气机每分钟从大气中吸取TB17、PB1BAR的空气03M3，充进V2M3的贮气罐中。气罐中原有空气的温度T117、表压力PG05BAR，问需经过多少分钟才能使贮气罐中气体的压力提高到P27BAR，温度升到T250先求出需充入的空气量为115KG，从而可求得所需时间为32分钟。3有一绝热刚性容器，中间被融板分为A,B两部分，A,B装有不同种类的PA14BAR,VA103M3,TA115,RA25982J/KGK；PB15BAR,VB106M3,TB115,RB29694J/KGK；抽去隔板使A,B气体混合并重新达平衡态，求平均气体常数和混合气体的温度。R28521J/KGKT2288K5有一种理想气体，初始时，P1500KPA,V1014M3，经过某种状态变化过程，终态P2160KPA,V2025M3，过程中焓值变化量为H60KJ。设比热为定值，CV312KJ/KGK。求1过程中内能的变化量U；2定压比热CP；3气体常数R。1UHP2V2P1V130KJ2CPCVH/U624KJ/KGK3RCPCV312KJ/KGK一隔板将容器分为A和B两个相等的部分。已知A中装有32KG,2BAR,25的空气；B为真空。问当隔板抽出，A与B连通后，容器中气体的压力、温度、内能的变化及熵变化各为多少假定整个容器和环境绝热。1QUWQ0,W0故U0T1T2298KS12MRINV576KJ21由于T1T2PT12VBAR2122IT0S16877KJ装有某种理想气体的绝热刚性容器被隔板分为、两个部分，已知PA1BAR,VA2M3,TA27,PB2BAR,VB1M3,TB127，当抽去隔板后，求气体的平衡温度和平衡压力。由热力学第一定律的第一解析式，求得平衡温度为70；由状态方程求得平衡压力为4/3BAR；第四章三千克氮气先从4M3可逆绝热压缩到3M3，然后可逆定压膨胀到初始容积，已知初态温度为17，氮气的定容比热CV074KJ/KGK，求全过程的功。由可逆绝热压缩过程求得T23254K,P296611PA其中所需的P1由状态方程求得P164582PA，从而W12MCVT2T1786KJ,W23P2V3V2966KJ,W123W12W2318KJ；2初压为2BAR、体积为1M3，在定温膨胀后容积为原来的两倍，求空气的终压、吸热量。空气的终压P21BAR，吸热量QW1386KJ；3一千克理想气体先定压吸热再定容冷却到初温，吸热时气体得到的热量比它冷却时放出的热量多627KJ，气体的初态比容为09M3/KG，全过程的最高温度为523K，气体常数R0297KJ/KGK，求气体的终态压力。U0，QQ12Q23627KJ/KG，WW12Q627KJ/KGW12RT2T1气体的初温T1312K39由定压过程12，定容过程23和状态方程得初压P1RT1/V1103BAR，终态压力P3P1T1/T20614BAR。4一千克空气（可视为双原子理想气体）先定压吸热后再可逆绝热膨胀到初温，定压吸热量比可逆绝热膨胀功多5KJ，初态温度为300K，初态比容为097M3/KG，求吸热过程的终温和膨胀过程的终压（设空气的气体常数为287J/KGK）。已知T1T3300K，由CPT2T1CVT2T3（CPCV）（T2T1）5求得T23174K，从而膨胀终压，BAR，80/1TRGBAR8012。BARTPK7302335一千克空气（可视为双原子理想气体）先等温膨胀到初态容积的22倍，并对外作功675KJ，然后定容吸热到初态压力，已知CV0716KJ/KGK,R0287KJ/KGK，求上述整个过程中空气的吸热量。整个过程中空气的吸热量Q123Q12Q233238KJ/KG。6一千克空气先不可逆绝热膨胀到初容积的倍，再可逆定压压缩到初始容积，膨胀功比压缩过程功多10KJ，初温为T1800K，定容比热CV0718KJ/KGK，求膨胀终温和压缩终温。由于膨胀功比压缩过程功多10KJ，所以可求得膨胀终温T26555K，由定压过程23得T33277K。7023KG的某理想气体，从初态P114BAR,T1360可逆绝热膨胀到P21BAR，接着又可逆定容加热到初温，并在此温度下可逆定温压缩回到初态。设气体CP1005KJ/KGK,绝热指数K14，求绝热膨胀所作的功和定温压缩消耗的功。绝热膨胀功WS553KJ，定温压缩过程的功WT788KJ；8将气缸中温度为20、压力为1BAR的03M3理想气体可逆定温地压缩到5BAR，然后又可逆绝热地膨胀到初始容积。求气体质量、压缩过程中气体与外界交换的热量以及膨胀过程中气体的膨胀功。设气体CP10KJ/KGK,绝热指数K14。气体质量为0358KG，定温压缩的热量QT483KJ，可逆绝热膨胀功WS356KJ9容积06M3的气瓶内装有50BAR、27的压缩空气，用以启动柴油机后压缩空气的压力降为35BAR，过程是在可逆绝热条件下进行的，问用去多少千克空气过了一段时间，瓶内压缩空气从环境吸热，使压缩空气的温度回升到27，问此时压缩空气的压力应为多少（设压缩空气的气体常数R0287KJ/KGK、绝热指数14由状态方程求得用去的空气为784KG；当空气温度回升到27时，由定容过程的初、终态参数关系得空气压力为387BAR。10绝热压缩05KG空气，其温度上升到300，压力上升到30BAR。此时，消耗于压缩空气的功为150KJ。然后空气定容冷却到初始温度。求终了空气压力和放出的热量，定容比热CV0723KJ/KGK。U130Q123Q23MCVT3T2Q123W12Q23MCVT3T2Q23W12T1T3158KQ13Q23150KJ由定容过程23得P3827BAR11空气先在定压下吸入热4117KJ/KG，然后可逆绝热膨胀到初始温度，初态T130,P110BAR。求过程最高温度、终了压力及内能变化量和膨胀功。CP1004KJ/KGK,R0287KJ/KGK；由可逆绝热过程P305BARTQCP2140U130；WWPWSRT2T1CPT2T1CVT2T14117KJ/KG或W13U13Q13Q12Q13W4117KJ/KG121KG氢气先从8M3定熵压缩到5M3，然后可逆定压膨胀到初容积，若初温T130,CV1039KJ/KGK，求全过程的功。T2T1V1/V2K1293KW12U125222KJ/KGP2RT2/V22435KPAW237306KJ/KGW132091KJ/KG131KG氮气从V1075M3/KG，定容冷却到40，而又定压加热到初始温度，如加热量比冷却放热量大5016KJ/KG，求气体初始压力。（氮气分子量为28）123QQVQP5016U13WU130WWPRT3T2RT1T2T1T2W/R402K由状态方程P1159BAR14空气在定容下吸入热量2448KJ/KG，然后可逆绝热膨胀到初始温度。初态T130,P110BAR。求过程最高温度，终了压力及内能改变量和膨胀功。CV072KJ/KGKQVCVT2T1T2QV/CVT1370643K；由定熵过程23和已知条件得P3152BAR；U130；WW23QU2448KJ/KG151KMOL理想气体，初态P12BAR,T127，定温膨胀到容积为原来的3倍。求终压P2，气体的吸热量和熵变。PVBAR2123/S12RLNV2/V19134KJ/KMOLKQT0S122740KJ/KG161KG空气，P110BAR,T1900K，可逆绝热膨胀到P21BAR，设比热为定值，K14，试求终点参数V2,T2；过程功和技术功。T2T1P2/P1K1/K4658KV2RT2/P21337M3/KGWKRTJ12015WTKW436105J171KG空气在气缸中膨胀，初态P130BAR,T1227，终态压力P21BAR，膨胀经历两个过程，1A为N135的可逆多变过程，TA127；A2为可逆绝热过程，R0287KJ/KGK，求全过程的膨胀功。W1AR/N1T1T2823KJ/KGPAP1TA/T1N/N1127BARRTKPAAAK22118某理想气体进行定压吸热后，再绝热膨胀至初始温度，若定压过程吸热量为48KJ，绝热过程膨胀功为30KJ。试求1整个过程对外作的膨胀功2该气体在绝热膨胀过程的绝热指数K1W123Q123U123Q123Q1248KJ2K16201KG空气从V105M3/KG定容加热到100，又定压冷却到初始温度，如果放热量比加热时的吸热量多60KJ/KG，求气体的初压P1R0287KJ/KGK60CPT2T3CVT2T1RT2T1T11091P1094BAR21定压压缩1KG氧气所需的压缩功为90KJ，此后气体等温膨胀，而且膨胀功等于定压压缩功，在压缩开始时，气体V104M3/KG，膨胀终了时气体温度等于30,R026KJ/KGK，求膨胀终了时气体的压力P2V1V290P2422105PAP3135105PA1KG氢气从8M3可逆绝热压缩到5M3，然后定压膨胀到初容积，求全过程的内能变化量、功与热量以及终态压力和温度。气体的初始温度为30，定容比热CV1022KJ/KGK。由可逆绝热过程12，T229326K，由状态方程，P3P2244BART3T2V3/V24692KU13CVT3T123118KJ/KGQ123Q23CPT3T2CVRT3T225295KJ/KGW123Q123U132177KJ/KG在封闭气缸里1KG氢气先从10M3可逆绝热压缩到5M3，然后可逆定压膨胀至初始容积。已知初始温度为17,CV1039KG/KGK，求全过程的功和热量。按可逆绝热过程12得T23826K由状态方程P2P3318BAR由定压过程23T37652KU13CVT3T149373KJ/KGQQ23CPT3T2KCVT3T255656KJ/KGWQU6283KJ/KG有一容积V05M3的空气瓶，内装有P110MPA,T1300K的压缩空气用来启动柴油机，启动后瓶中空气压力降低为P245MPA，温度T2300K，问用去了多少千摩尔空气，相当于多少千克（空气的分子量2897KG/KMOL，空气可认为是理想气体）NN1N21103千摩尔MN319KG容积V06M3的钢瓶内装有压力P1120BAR，温度T1300K的压缩空气，打开压缩空气瓶上阀门用以启动柴油机。假定留在瓶中的空气进行的是可逆绝热膨胀。设空气的比热为定值，R0287KJ/KGK。1问瓶中压力降低到P270BAR时，用去了多少千克空气这时瓶中空气的温度是多少度2过了一段时间后，瓶中空气从室内空气吸热，温度又逐渐升高，最后重新恢复到300K，问这时空气瓶中压缩空气的压力P2多大1由绝热过程T2257KM2M1M2267KG2P2817BAR已知28KG温度为7的氮气先从23M3被可逆绝热压缩到13M3，然后在定压下可逆膨胀到初始容积，氮气的比热CV0742KJ/KGK，求全过程的功。先求得初压P11012BAR，压缩终压力P2225BAR，压缩终温T2352K，全过程的功W123W12W23754KJ。第五章某热机工作于高温热源T12000K和低温热源T2300K之间，循环功净为1500KJ，工质向低温热源放热为500KJ，求该热机的热效率及同温限间卡诺循环的热效率，并问该热机是否可逆T75；K85，该热机是不可逆的；一千克空气先进行可逆定压吸热过程，再进行不可逆绝热过程，最后经可逆等温过程回到初态。已知T127,T2527，环境温度等于初温，过程的熵增为01KJ/KGK,CP1005KJ/KGK，求该循环的平均吸热温度、热效率及作功能力损失。平均吸热温度等于5096K，放热量为3258KJ/KG，热效率为352，作功能力损失为30KJ/KG；3工质在热源TH1000K和冷源T0（即环境温度）300K之间进行热动力循环，每KG工质从热源吸热1000KJ，工质吸热时与热源有200K的温差，工质放热时与冷源有20K的温差，工质的膨胀过程是可逆绝热的，工质的压缩过程是熵增为03KJ/KGK的绝热过程。求热效率及每KG工质的可用能总损失。放热量Q203Q1/TH200T020496KJ/KG，从而热效率为504，作功能力损失IT0Q1/THQ2/T0196KJ/KG；4热机在热源T11000K和冷源T0290K间工作，热效率为40，若从高温热源吸取热量Q1100KJ，则作出的循环功正好用以带动工作于TH360K和T0之间的热泵，设热泵系数为35，求热泵向TH的供热QH，若QHQ1，这是否符合孤立系统的熵增原理热泵向TH的供热QH140KJ，以全部热源及热机、热泵为孤立系统的熵变化量为0151KJ/K，这符合孤立系统的熵增原理。5可逆机与TA420K、TB630K、TC840K三个热源都有热交换，当热源TC放热1260KJ时，有循环净功210KJ，求此时热源TB与工质的换热量，并指出热源TB是吸热还是放热。根据热力学第一定律和孤立系统的熵增原理，列出两个方程，由此解得热源TB与工质的换热量为1260KJ（吸热）。6工质从温度为300K的热源吸热6000KJ后，工质的熵增为25KJ/K，试通过计算说明此过程是否可逆。取热源和工质为孤立系统，可得该孤立系统的熵变化量为5KJ/K，故过程不可逆；7一千克空气先进行可逆定温吸热过程，再进行不可逆绝热膨胀过程，最后经N12的可逆多变过程回到初态。设T1527，T327，过程的熵增为06KJ/KGK，多变过程的比热CN072KJ/KGK，求该循环的平均放热温度和热效率。循环的平均放热温度510K，热效率T258。28一千克空气先进行可逆定温吸热过程12，再进行可逆定容放热过程23，最后经不可逆绝热压缩过程31回到初态。已知T11000K，吸热量为500KJ，过程31的熵增为01KJ/KGK,CV072KJ/KGK，求该循环的热效率。由S31S12CVLNT2/T3求得T3435K，从而放热量Q2CVT2T34068KJ/KG，热效率为186。915KMOL空气从初态P110BAR、T1400K，可逆地变化到终态P24BAR、T2900K，设比热为定值，CP1004J/KGK，2897KG/KMOL。求内能和熵的变化量。若过程不可逆，熵的变化量是多少U15700KJ，S471KJ/K，不可逆过程的熵变化量仍是471KJ/K。10用卡诺机作热泵向一房间供暖，室外为5，为使室内保持20，每小时需向房间供热25000KJ，试求每小时需从室外吸进多少热量如果用马达带动卡诺机，马达效率为95，问需耗电多少KW如果用电炉直接取暖，需消耗多少KWQ222867KJ/H，马达耗电为0624KW，电炉耗电为694KW；11某理想气体从初温T11500K可逆绝热膨胀到T2300K、P21BAR，然后定温放热至P1，最后定压加热回复到初态，完成一个循环。求初压P1和循环热效率。设比热为定值，绝热指数K14。由可逆绝热过程12求得初压为2795BAR；热效率为598；13有三个恒温热源TH388K,T350K,TL2975K，热泵工作于TH和T之间，热机工作于T和TL之间，以热机作功驱动热泵设热泵和热机都是可逆机。若TH和TL同时得到热量50KJ，则热机所作的功和热泵所耗的功各为多少热机作功为882KJ，热泵耗功为49KJ。14一千克工质在T11000K的热源和T0300K的环境之间完成热机循环，从热源吸热Q11000KJ/KG。若循环可逆，求热效率和循环功；若定温吸热时有200K温差，定温放热时有20K温差，绝热压缩和绝热膨胀时各有03KJ/KGK的熵增，求热效率和循环功及作功能力损失。1可逆循环的热效率为70，循环功为700KJ/KG；2不可逆循环的放热量为592KJ/KG，热效率为408，作功能力损失为292KJ/KG；15已知空气初压P1525BAR，初温T1478K，经一过程后，变为P21BAR,T2303K，空气进行此过程时向温度为300K的外界放热35KJ/KG，问此过程可逆否为什么空气R0287KJ/KGK。S12CPLNT2/T1RENP2/P10018KJ/K，所以有S12，不可逆过程。DQTKJ012/DQT1216某种工质按12341循环作功，其中23,41分别为有摩擦的绝热膨胀和压缩过程；12,34为可逆定温吸热、放热过程。有T12000K，T4300K，S112KJ/K，S256KJ/K，S366KJ/K，S408KJ/K，求在相同两热源间如果是卡诺循环，由热能转变为机械能时，必不可少的热能损失。该不可逆循环的作功量。由于不可逆性使循环热效率降低多少1Q2卡T3S121320KJ2W0T1S12T4S347060KJ3TW0/Q1802C1T4/T185降低了4817某热机工作在TH1600K的热源和TL280K的冷源之间，若循环中热机从高温热源吸热4000KJ。工质吸热时有100K温差，放热时有50K温差，求高温热源和低温热源的熵变量。循环热效率。由两热源和热机组成的系统的总熵变化量。1S高Q1/TH25KJ/K，Q2Q1880KJTLHS低Q2/TL3141KJ/K2T1Q2/Q17813S总S高S低S热机064KJ/K18某热机工作于T11000K的高温热源和T2300K的低温热源之间。若工质从高温热源吸取1000KJ热量，则当热机中的工质按卡诺循环工作时，求对外输出净功和理想循环热效率。当工质在T1800K时定温吸热、在T2350K时定温放热，在绝热膨胀和绝热压缩过程中工质的熵分别增加03KJ/K，求对外输出的净功、实际循环热效率、包括工质及两个热源在内的系统熵变化量及不可逆性造成的作功能力损失。（环境温度T0300K）、1WQ1T2/T1700KJ，卡702Q26475W0Q1Q23525KJT3525S孤116KJ/KI0348KJ19热机工作在1000K的高温热源和300K的低温热源（即环境温度）之间。工质吸热时有200K温差，放热时有100K温差，绝热膨胀过程有02KJ/KGK的熵增，压缩过程是可逆绝热过程。每KG工质从高温热源吸热1000KJ，求热效率、循环功和作功能力损失。S23125KJ/KGKS14145KJ/KGKQ2580KJ/KGW0420KJ/KGT42I10001300/1000420280KJ/KG20设逆向卡诺循环中工质从10低温热源吸收热量800KJ，制冷系数为85，求工质向高温热源放出热量及高温热源温度。外界对工质作功。Q1/Q1Q2Q1894KJT1/T1T2T1294KW0Q1Q294KJ21热机工作在800的恒温热源和27的恒温冷源（即环境温度）之间。热机效率为45，每KG工质从恒温热源吸收100KJ热量，求循环功及作功能力的损失。W045KJ/KGW072KJ/KGIW0W027KJ/KG22设热源温度TH1300K，冷源温度等于环境温度T0288K，工质吸热平均温度T11000K，放热平均温度T2400K。循环发动机的热效率等于T1与T2间卡诺循环热效率的80。若对1KG工质热源放出热量100KJ，计算卡诺循环功与实际循环功之比及可用能总损失。W060KJ/KGW048KJ/KGW012KJ/KGQ2Q1W052KJ/KGIT0S孤2995KJ/KG23一热泵工作于0的环境温度和20的室内温度之间，该热泵的供暖系数等于相同温度范围内可逆热泵系数的60。若该热泵每小时向室内供热100KJ，问带动该热泵的电机至少要多大功率K1465K879W0Q1/K316KW241KG空气先从TH800K热源可逆定温吸热，再可逆定容放热到环境温度T0300K，最后经不可逆绝热压缩过程回到初态。若定温吸热过程的熵增为12KJ/KGK，CV072KJ/KGK，求循环的热效率。Q1THS12960KJ/KGQ2WT2T3072800300360KJ/KGT1Q2/Q162525一可逆热机进行绝热压缩过程12后，进行一定压吸热过程23，然后进行绝热膨胀过程34，最后经过定压放热过程41回到初态。已知P11105PA,T1300K,T31000K,P26105PA，设工质为空气，比热为定值CP103KJ/KGK。试求1循环的吸、放热量；2循环功W0和循环热效率；3求循环的平均吸热温度。1由定熵过程12得T25005KQ15144KJ/KG由定熵过程34得T45994KQ23083KJ/KG2T401W2061KJ/KG3T17217K26一工作在高温热源TH800K，低温热源TL300K即环境温度之间的热机，如从高温热源吸热量为Q11000KJ/KG，对外作功为W0400KJ/KG，试计算1完成一个循环后工质的熵变2以热源TH,TL和工质为孤立系统的熵增和作功能力损失I3循环积分DQ/T1S工质02Q2Q1W600KJ/KGS孤07KJ/KGKI210KJ/KG3DQ/T07KJ/KGK27有一个循环装置在温度为1000K和300K热源间工作，已知与高温热源交换的热量为2000KJ，与外界交换的功量为1200KJ，试按孤立系统的熵增原理判断此装置是热机还是制冷机设此装置为热机Q2Q1W800KJ取孤立系S孤0667KJ/K0可以实现，此装置为热机。28工质在高温热源TH900K与低温热源TL300K环境温度之间进行热动力循环，从高温热源吸热量900KJ/KG。1若进行卡诺循环，求循环热效率和循环功2若进行不可逆循环，等温吸热时工质与高温热源有100K温差，绝热膨胀时有02KJ/KGK的熵增；等温放热和绝热压缩过程都是可逆的，试求1循环的热效率和循环功；2不可逆循环作功能力损失。1K667WK600KJ/KG2Q23975KJ/KGT558W5025KJ/KG3I975KJ/KG291KG空气在T1900K、T2300K（环境温度）两热源间完成一个动力循环，吸、放热过程均为可逆定温过程，绝热的膨胀有摩擦，绝热压缩过程是可逆的，已知吸热过程的终态容积是初态容积的5倍，绝热膨胀的熵增为02KJ/KGK,R0287KJ/KGK，试求1循环的吸热量和放热量；2循环的热效率和循环功；31KG空气完成一个循环后的作功能力损失。1Q14157KJ/KGQ21986KJ/KG2T522W2171KJ/KG3I60KJ/KG301KG空气在T11000K、T2400K的两热源间完成一个动力循环，吸、放热过程均为可逆定温过程，绝热膨胀为可逆的，绝热压缩过程的熵增为03KJ/KGK。已知吸热过程的终态压力减小为初态压力的五分之一，R0287KJ/KGK，环境温度T0300K，试求1循环的吸热量和放热量；2循环的热效率和循环功；31KG工质完成一个循环的作功能力损失。1Q1T1S124619KJ/KGQ2S1203T23048KJ/KG2T34W3402KJ/KG3I90KJ/KG311KG空气在T1900K,T2300K的两热源间完成一个动力循环，吸、放热过程均为可逆定温过程，绝热膨胀和绝热压缩过程的熵增分别为02KJ/KGK和03KJ/KGK，已知吸热过程的终态压力减小为初态压力的四分之一，R0287KJ/KGK，环境温度T0T2。试求1循环的吸热量和放热量；2循环的热效率和循环功；31KG工质完成一个循环的作功能力损失。1Q13581KJ/KGQ22694KJ/KG2T248W887KJ/KG3I150KJ/KG321KG空气先进行可逆定容加热过程12，再进行不可逆绝热膨胀过程23，最后经可逆等温过程回到初态，已知T1400K,T2800K，环境温度T0300K,S2301KJ/KGK,CV072KJ/KGK。试求1循环的吸热量和放热量；2循环的热效率和循环功；3每千克工质完成一个循环的作功能力损失。1Q1CVT2T1288KJ/KGQ22396KJ/KG2T168W484KJ/KG3I30KJ/KG33工质在高温热源TH1200K与低