工程热力学第章习题课ppt课件.ppt

1 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 2 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 3 过程中质量m不变 4 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 T1 5 3 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 6 解 据题意 可以求出 W弹 W斥 7 8 9 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 10 由 或流入 hin min流出 0内增 u m 11 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 由于 因此 有 即 12 代入已知数据 得 因此 用去的空气质量为 13 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 14 b 取平均比热直线查表 15 c 取平均比热表 查表 16 定比热 u 646 2kJkg h 904 5kJ kg 平均比热直线 u 729 9kJkg h 988 1kJ kg 平均比热表 u 732 1kJ kg h 990 4kJkg 注 定比热误差较大 17 7 某种理想气体作自由膨胀 求 s12 解 1 因容器刚性绝热 气体作自由膨胀 即T1 T2 0 18 又因为是闭口系 m不变 而V2 2V1 0 上述两种结论哪一个对 为什么 19 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 20 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 U H及 S 2 先求各状态参数 解 1 21 22 等温过程 热量 膨胀功 技术功 放热 23 24 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 25 所以多变指数 多变过程膨胀功和热量 故是吸热过程 26 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 3 1 2 1 4 1 5 27 11 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 uab和 uac哪个大 解 考虑过程b c 28 12 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 29 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 30 违反卡诺定理 所以不可能 31 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 32 不可逆等温压缩 由于初终态与可逆等温压缩相同 33 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 34 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 35 方法2 设为热机循环 设为制冷循环 36 注意 1 任何循环 可逆 不可逆 正向 反向 第一定律都适用