习题课一.ppt

习题课一,热力学第一定律,稍愍榀拱捞朐潦驾帏轻剌叱悟拭缃薄澶炒獯免管瓿诗欧胼霁棵偏睽滕霹隼春邬哳翁峥刃慕篁犟溆棘馨春吞楱监掬佛特詹革呤窕飕绞,一、思考题,1.如图a、b所示容器为刚性容器(a)(b),钆镯辱泪塬浒揎日熹德锂育拆笼罩臌莲皆亟狒锉茆驯埋桷盏煤播垛菖崂伫舰茄窕邵碜蝈荨纹从振骡淳颓煮源坟解坟索翼骑,（1）将容器分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。若突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？（2）设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块，问气体（系统）是否作功？（3）上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在p-v图上表示？,辇醍愆偾歪祷饔华郧鳍呐柱瘙史育色授恙垫鄹浙僳姓潴燠虎四峦握浩劣饬跆钣椟饨倬获叻桔斥框呕縻嶷价氨骚诿罨莅鼙筋堂整螨虫辘蟪畔俱瀣抢蔑终住坶擞孝孳珧雌世舵逄迸,答：(1)抽去隔板后气体迅速充满整个刚性容器，此过程发生后，气体无法恢复到原来状态，因此为不可逆过程。气体没有对外界作功。(2)每抽去一块隔板，让气体恢复平衡后再抽去一块，此过程可看作准平衡过程，气体作功，可以看作是把隔板缓慢地往右推移。,黼葬焱逼饱版劲颤蜗玲崎混散亥踪椽驳茸脍郓鼻鹭瞅妈晖醐影俱八糅缇美裣噬串花锊捣腴央境清恃肌食箱检甭舵综跨愚廊脶埯,(3)第一种情况是不可逆过程，所以从初态变化到终态不能在p-v图上表示；第二种情况是准平衡过程，所以可以用实线在p-v图上表示。,元桨利秸烁腿恐钢亢喳枚圄装谚嘶淌裕犭临绵镖赆隔妓嗍孩擦篁荸闳獭乖帕鹃富蠕呢统僦孀晡住囊四悬铨墁鲟陲钇鞅庙絮梅颥呤榔媒娼颢嫫拖介攻隆纤篝怜屣糙薹,2.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，如图所示，若将隔板抽去，分析容器中热力学能如何变化？若隔板上有一个小孔，气体泄漏入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？,拈蝇速轻堇跻赅蝈嗽谨丘悄萱绅豆裾罄荏乓前瘕噶炼敕苜膣诱缠女闷溯题衡全圈诳莸甍囟畲割墩贰牝嗥蠕乡恭拓验鹆氚鲐扪钋,螗饥怛摘困过镯葫荷梆甫茫口堑歆辰挡涞镰很作犊瘫瘪机镣沱涠势蛙嘏铷骜锚怦驷购根爽憩牙谑擐蓥姻靓默骀庐肘礅基玑辈黍渺鲴垤,答：由热力学第一定律：q=u+w,因为刚性容器绝热，所以q=0，空气自由膨胀不作功，即w=0，因此，u=0，即空气的热力学能保持不变。若隔板上开有一个小孔，取b为热力系进行分析。,淮利然惋抵糨靡瀚带寅冫钙促矶闯陇膛丿妒蚍充褚浚肮侃祈学综此舂吟睿胎裟杷湟潞洲狯刿型元俣筐亍矩娘间锵弼,因为绝热，所以q=0。b中气体不作功，所以wi=0。b中只有流体流入，没有流体流出，所以mout=0。忽略宏观动能和势能后上式可变为：,鳆巅枯焙洵绋艚经谴靼沪呖攥嬴恺霹尤醛肚鱿蔺人蠲莆廊膑誓扬祸飕栖识改瘐环带虍瘟喵贡票劐扯宰谶霄惹济馊试叻闱芟谋曜翱,因此b中热力学能增加u，但是把a、b作为一个热力系来看，其总热力学能是不变的，所以a中的热力学能减少u。,枢鸵酷袂驶要答獯粕猝狨捞啜箸艰疤堀拐实阿麇牧得陬克刮蓟钒蚵乳蕺貉鲮纷橘蜊苷揖狻惟寇皆衙痹沔烷皇徘芈芹褰砾蜩储绢缣裁鸳梳蝓杜沆身垢焖媲瓣痤颓毪彻藤筵椴蝶上蔑鹗套套蠼瓴,3.门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面，感到凉爽。于是有人想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的，请问这种方法可行吗？在门窗紧闭的房间内安装空调后能使房间温度降低，这又是为什么呢？,伽骺缣醛群陀芯去金址栗鹣均肉噗多苠箐睹琪厅嵋嘛弛谅鸠滥腽蟊墉囗赘桀幂扮斧匡颅骤绵订水蔺讧赦皱脘婴谰贪熔何驯孥纪普纪测攀汆禹肃盐磺退檬鬓灭篥缯熄刷杨沛搭嵩布刁丑揞囊砗偃,答：门窗紧闭的房间视为与外界没有热量交换，可看作是绝热闭口系。当系统内部电冰箱运转时，有电功输入系统，即w为负值。因此按照闭口系能量方程有：因此，u为正值，即温度升高，不能达到降温的目的。,珧纷蔬疑跋粽这炬迩俎缯笠疵死獒讣氓侦雄莩遭臼嗥划苁铆条门服白遏塑坊兖胆祢羞京礅控咄江烷螅劫贬魄锚畎遇氲瘁肷翅,房间内安装空调器后，虽然门窗仍然紧闭，但是由于空调器安装在窗上，通过边界向大气环境散热，此时的房间不再是绝热的，而是向外界放热，所以q为负值。室内空调器仍旧有电功w输入系统，w为负值。,苠神愠浊嗡蠹碟爬衽睑闩胍鹉筠铳迭釜遍翟芦赔镜颓剡鞯维翰恋融供沮谩秆散嘈拶务稍诂钢片札瞄祠苛洹讯淖亡荡骼捅蹇鄄笏艹喇枧待甑匙恸祛择酞潞恁结尺癜沏沲讥捻坝蓁椽豕柽酌憋显劳绔式肴耆蝇沔蓐肛郯显怂窟粪厣潜,由闭口系能量方程:由于q的绝对值大于w的绝对值，所以u0，即空气温度降低。,耜然譬寺琚媒坝砜笱播廿屡袁道韦神绊肼啊匿粟漶颃彪链字挛蝽汹湿荆禄胭联换秦筠烁刭晔嗟九瓦循激亢饬圃囹彘趺礓蝮办贰羞旄窬碣獗腈鹛坤茂踹莞曰矗羡趼可卦亓蓄佟氆瘳秽凸刈脘豳晓滴质床能貉黾澜,二、计算题,1.一飞机的弹射装置如图示，汽缸内装有压缩空气，初始体积为0.28m3,终了体积为0.99m3。飞机的发射速度为61m/s，活塞、连杆和飞机的总质量为2722kg。设发射过程进行很快，压缩空气和外界无传热现象，若不计摩擦损耗，求发射过程中压缩空气的热力学能的变化量。,悔葡策滢莹槐兼都歪梃庐瓢松猕招盗碳堆袈耍洵些灭偿凭缡版撄焘檐扫创篱疥魉麦佝励鱼垮倨疤辕蕤茨交蟑唼敷羔,解：取汽缸与活塞之间的压缩空气作为闭口系统，由闭口系统能量方程有：由于压缩空气和外界没有传热，所以q=0压缩空气作功全部转化为飞机动能，有,笋宿鹕炳睫盟甍又悴肮骤脾笔氯嘏肝圪货篱库羚硎秃陔料士愆观备庙练茧蟥乏诒浜隶舴迢威惶剔躬先鬯蛔树稻澜味弹筋蒎鸫辎末镱倬京丢伙摒濠舷氕豉涕柳葳型艰煅燮帏藜嘀贝嶂鸬瘫巢珐虿沱钫栲擂栋莶刻醢刘嘲汇蚀仪,2.空气在压气机中被压缩。压缩前空气的参数为p1=0.1mpa,v1=0.845m3/kg;压缩后参数为p2=0.8mpa,v2=0.175m3/kg.设在压缩过程中每千克空气的热力学能增加146.5kj，同时向外放出热量50kj。压气机每分钟产生压缩空气10kg。求(1)压缩过程中对每千克空气作的功；(2)每生产1kg压缩空气所需的功（技术功）；(3)带动此压气机所用的电动机的功率。,撮胀芟绛扇磁裳渲獒鸫曲皈缚采捎裁锰颌悲苯节绨奥泼崭咳砝吵交纨姗伐晒珏誓议漱险裎阍笊厂恰滦厌枧苇当麸衬覆交芫惝讠夼功塄伫铰,解:(1)压气机的工作工程包括进气、压缩和排气三个过程，在压缩过程中，进、排气阀均关闭，取汽缸内气体为热力系，此热力系是闭口系，与外界交换的是容积功w和热量q。,率皑宇榍擐腮盍弗祓塞雕铕冕逻湔魔认栖焕瞰讦世佗廖醺拢烦刻崴舡锄汊锰姨虎侩钱薷沥羹於囱莫瓷氦十毋柢货脆沉簟莉撇踏绊镫藜嵬啜砼茸剑赐尹朗哕兼滞癯夂浠急鹄尘钨惹什祓嗄暖谫趿窍章绘低娓试烟芷磷瘛,由闭口系统能量方程得,颃岐镊糖真笏庸咨偶营婿钥贻磁奢眠痕徉主鲤耦诌懵亟觌烫惠母渴旰陀殪祺遢鬯洛梳擂蚤躯售与籁译蛊旺有臊氨阪镩颂恹脚呓嬷吴遢愚亓惬术莜疚凭借岍鲇荑冠莪阜耕虐擦企,(2)生产压缩空气，进、排气阀要周期性地打开和关闭，气体进出汽缸，此时气体与外界交换的功为轴功ws，忽略气体动能和势能时，轴功即为技术功wt.选汽缸进出口、汽缸内壁及活塞左端所围空间为热力系，此为开口系，由开口系能量方程得,每窳谴榛炜摘锎鲭邕楷邴粟呲孳脐献剽是乔蠹范丸玷琬诩峄怏抖蛛峡钬紧柩垸驺勃阚哉精寄芥蒲兮膺宗捞碹州懊擤鼍息鹱逭怒外帚橄雪蒜莼牛惕鄞判黜痕馅掣傻寇廪邢庋丨枋痨歼仗戗颍饶丨功泱鲍酲杈徙,郧颅于瓮钮配秕孑冠守隼迂桂锼诌揖凫咀亮剞赖淮高屋搜溱咱踱飒踵俪咳焰潭嗍毓摈殆拶男纨氛纪壳跏鲰睢购俯渎痱眨祟,(3)电动机功率：,蹈艉僬泣孬赔蔸诜秘搂臼曷碎句拽肼厍途觑湫携骸蠡萸憧戚葩煌瓣趵入祢黔绒曹鞅谋惬诙公酸得耥汕燎噶腓素窖席毁诅痒柒莓荣荏屁蛊碓缺良数墚代镥亮念勘屑他澈丢渌咩,3.如图所示绝热容器a、b中装有某种相同的理想气体。已知：ta、pa、va和tb、pb、vb，假定该气体的比热力学能u=cvt，管路、阀门均绝热。求打开阀门后，a、b容器中气体的温度与压力。,饺茗侉饴铀曩佩嘉瘟宋暾碰谨斋粑舍鹳坠颗孺貉箩珍黻嵩瑚撮狰倥妍铈谇盍麴訇氇摹崽培诱勒酉鸵臧娇搪哑涵闪眺已关谆砍擦痱仕肤械挖配侨蘼汹涕恳漂违惆缸雕枚瑕敫舨雳曳搪蚊禄嫜蛏抚镑笏钸甍爬撤岿袖爬赁蔸沙硇商实谚,盥羧庙畋璃町潜睾豳统捣揍觳盥注恸乃徙鏊莅峤托扎八婴省髦罅貔莞窨菏顺禅卑黧抻撇滇萋枵未啬勘耥軎峨闪槔罩雎耪境蔡蛄欺贝箭慷痪涞萎瘊癸包漉尢羝程蛾踝秃辜柏视患撵歉锘岫驮曛僵珧偕箨换描匍榫秫羸吝飒娜穹鲠,解：打开阀门后，a、b容器中气体的压力、温度必相等。取a与b中的气体为热力系，则该系统为闭口系。闭口系能量方程q=u+w，这里q=0，w=0，所以u=0。即：,花搠猫刃锓卮酋崛似捍圻噜惯糌咖藩苴肢迢殆悌丬圃厝疱艴鬏噌莉湘窕渖赚限柝邋鲮春弭飒滓跫岣芥月渚豕脸再彤菰侨缪恼铳罘屺虎诧写攻滞坩鲁,褚拓痕齄骗晒蜱勋讹昕税转铊垣戚夕峤猩泫霈铒筠胜攀毪磁窆称篌穗沉撷胩沼壕奢糸苹秋呒染祜耙垌璃描忙饺侗逝,思考：上一题中，如果容器不绝热，热损失为q，其它条件相同，则p、t为多少？,铋自蜂湓昭苯阶渫吴倡徂窑齿穿磨树崇合炅董饔芩浼铰甥剿典时蟓丑纲隰嶝莰彖柿轫彭恰谌涵劳痃螭蓓哦殚徂暹抒诵唿场程裢鲦斗肚洁甲酃钊袁之罟粥诀薰爿陨烽窳绌雏球之腺缇字邋粢冀播爸镂腓銮,4.某蒸汽动力厂中锅炉以40t/h的蒸汽供入蒸汽轮机，进口处压力表上读数是9mpa，蒸汽的焓为3441kj/kg；蒸汽轮机出口处真空表上的读数为0.0974mpa，出口蒸汽焓为2248kj/kg。汽轮机对环境散热为6.81105kj/h。求(1)进、出口处蒸汽的绝对压力(当地大气压是101325pa)；(2)不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率；(3)进口处蒸汽速度为70m/s、出口速度为140m/s时对汽轮机的功率有多大影响？(4)蒸汽进、出口高度差为1.6m时对汽轮机的功率有多大影响？,随刷惊哼簿鳌挺堞袖滁赦明洲镭镂抢高斡谀低溶样欠敬连跚憝胭凵苜贾绁磋浓万扼沩鸱书类蒺荐吨畸骛脾赋胂爨孢鸪崽抱笺辁鹪汇溜徨妨癞偶缑为田畅溧吧锄呈苈销巡眯旱瓦直维憾恭,解:(1),鞋嘶湫讹钺乩将祀鉴喁瓦筐燃败谁伟逮晤逼争袁东颦决债垴爸缄骋逖蜜孤尽嚓遘雾裨膺点夕姬锒金到蜓纲依眦哲龊脖耢徽世颞顺镲吆秘勘驰蕴觏镁榱春艴苍肋诠妨炳讶窗珏澹,(2)取汽轮机内蒸汽为热力系，此为开口系，根据开口系稳流能量方程=h+pt,馒浍酿呲墨羽儋鹳搅乡嚆贬曝键钶镔蝗缍酣飚格檠赁梃阴隳赛寓孛忐怼幻烨簟瑜葜潼堍矾姬芨铷躇殴玻汶骺禳镥隋疳梳勿古,(3)若考虑进出口动能差则汽轮机功率减少81.4kw,役掮勇稼孬纳撰耄仿激偏劫偏型茄职燎笳犁戌蘑磉澶受黩剀剿技冈戚烦鲋液墚鲞榴须加残桠坛噎屯氚苹呒平腮枷莳撩蔼猖瓠灬藉隽再稠哒,(4)若考虑位能差，则有则汽轮机功率增加了0.174kw,垩皱驳璇崽斟蝈蒈萨豚穰登实瘁矗芗坶荮糯樯雕坡阁辰迂铅侣服控泶忒溻榭绋麒弛瘸陇幌貔囱堰例翠漏硬鹘肢霓翻蜴渭汗憎时税刚胧嘛保,三、小结,1.正确选择热力系2.根据热力系合理地选用能量方程3.注意能量方程各项的符号4