热力学题目复习

1 容器容积为 4M3 充满压力为 0 12MPa 温度 20 的空气 大气压力为 0 1MPa 若抽出 95 的空气 试计算 1 需要抽出多少公斤的空气 2 抽气后 容器压力是多少 2 用 U 形管压力计测出容器内压力为 300mmH2O 此时气压计读数为 750mmHg 则容器内绝对压力是多少 kpa 若大气压夜里降为 735mmHg 而容器 内压力不变 则 U 形管读数为多少 3 某登山运动员携带一只气压计 在出发地测得大气压力为 95kpa 在登山过程 中 他连续测得另外三个读数 分别为 88 4kpa 83 6kpa 78 7kpa 若大气平均密 度为 1 2kg M3 重力加速度 g 9 81m s2 保持不变 请确定取三个气压值时对应的高 度分别是多少 4 在 0 101 325kpa 下 某气体的密度为 1 9804g L 若将该气体 1g 置于 1 L 容 器内 则在 10 时压力是多大 5 课本 40 页思考题 2 5 1 一个质量为 4 5kg 的石头和装有 45kg 水的水槽构成一个热力系 开始时 石头在水面 上 23 7m 水槽深度不计 假定石头和水的温度相同 然后让石头落入水中 试确定 在下述各状态变化中的 1 石头即将进入水中 与外界绝热 2 石头在水槽中刚好静止下来 与外界绝热 3 使石头和水的温度回复到初始温度 2 某气体经过一定容过程 从状态 1 转变到状态 2 吸热 177kJ 然后再经过一定压过程 从状态 2 到状态 3 放热 186 2kJ 并接受 42 3kJ 的功 问若该气体经过一绝热过程直 接由状态 1 变到状态 3 需要做多少功 3 气缸截面积 A 为 100cm2 活塞距地面高度 H 为 10cm 上有重物 G195kg 当地大气压 771mmHg 环境温度 27 若当气缸与外界处于热力平衡时 把活塞重物拿去 100kg 活塞将突然上升 最后重新达到热力平衡 假定活塞与缸壁无摩擦 气体可通 过缸壁与外界充分换热 求活塞上升的距离和气体的换热量 4 一活塞气缸装置中的气体经历了 2 个过程 从状态 1 到状态 2 气体吸热 500kJ 活塞 对外做功 800kJ 从状态 2 到状态 3 是一个定压的压缩过程 压力为 p 400kPa 气体向 外散热 450kJ 并且已知 U1 2000kJ U3 3500kJ 试计算 2 3 过程中气体体积的变化 5 一闭口系从状态 1 沿 1 2 3 途径到状态 3 传递给外界的热量为 47 5kJ 而系 统对外做功为 30kJ 1 若沿另一途径 1 4 3 变化时 系统对外做功为 15kJ 求过程中系统与外界传 递的热量 2 若系统从状态 3 沿着第三条路径 3 5 1 回到状态 1 外界对系统做功 6kJ 求该过程中系统与外界传递的热量 3 若 U2 175kJ U3 87 5kJ 过程 2 3 为定容过程 求过程 2 3 传递的热量及 状态 1 的热力学能 补充例题 与课本例题的图一模一样 但是不同之处在于 储气罐中不是真 空 而是存有 p1 0 5bar t1 10 的空气 总管内压缩空气的参数为 p0 5bar t0 25 其他条件均相同 仍 然求充气后储气罐内压缩空气的温度 1 一绝热刚体容器用隔板分为两部分 左边贮有高压气体 右边为真空 抽 去隔板时 气体立即充满整个容器 问工质内能 温度将如何变化 如果该刚体容 器为绝对导热的 则工质内能 温度又如何变化 2 如果一个人在静止状态下向环境散热率为 400kJ h 假设本教室中有 60 人 在上课 教室全封闭 使用空调系统维持室内恒温 现在空调突然发生故障 求 1 故障后 20 分钟 教室中空气的热力学能增加量 2 假定教室和环境无热量交 换 将教室和所有的人取为热力系 该系统热力学能变化多少 应如何解释教室中 空气温度的升高 3 如下图 此刚性气缸 一端受热 其他部分绝热 内有一不透热的活塞 活塞和气缸壁间无摩擦 现自容器一端传热 Q 20kJ 由于活塞移动对 B 做功 10kJ 求 1 B 中气体的热力学能变化量 2 A 和 B 总的热力学能变化量 5 和课本上例题 3 3 一样的装置 已知原总管内空气参数 P1 T1 已知 T1 T0 罐内原有空气 P0 T0 m0 开阀充气 使罐压达到 P 质量为 m 时关闭 阀 管 路均绝热 但罐壁是完全透热的 问充气过程中通过罐壁与外界是放热还是吸热 热量多大 6 同上题条件 但是把罐子改为气球 且充气过程缓慢 可以认为气球压力 一直为 P0 问充气过程中通过气球壁与外界是放热还是吸热 热量多大 1 在两级压缩活塞式压气机装置中 空气从初态 p1 1bar t1 27 压缩到终态 p4 64bar 设两气缸中的可逆多变指数均为 n 1 2 要求压气机每小时向外提供 4m3的压缩空气量 求 1 压气机总的耗功率 2 每小时流经压气机水套及中间 冷却器的水量 设水流过压气机水套及中间冷却器时的温升都是 15 水比热 cp 4 1868kJ kg K 空气 cv 0 717kJ kg K cp 1 004kJ kg K 2 某热机在高温热源 T1 670K 和低温热源 T2 270K 之间可逆循环 每个循环热 机从高温热源下取得热量 Q1 100KJ 如将低温热源温度降低到 T2 220K 那么该热机 可做更多的功 因此可以构思一个装置 采用一个有限大的冷箱 用制冷的方法使 其温度保持在 T2 另外用一个可逆制冷机将热量源源不断地从冷箱中移走以保持 其温度不变 求该装置与原先 T1T2间工作的热机装置相比 谁得到的净功更大 3 某套换热设备 可将 65 的热水中的 20 变成 100 的高温水 其余 80 热水由于将热量传给温度为 15 最终水温也降为 15 请问此过程可逆还是不 可逆 上述装备在理论上最多能将多大比例的 65 热水变成 100 热水 4 三个质量相等 比热相同且为定值的物体 此 ABC 三物体的初始温度分 别为 100K 300K 300K 如果环境不供给功和热量 只借助热机和制冷机在它们之间 工作 问其中任意一个物体能达到的最高温度是多少 5 某绝热容器 由不导热的垂直隔板分为 L 与 R 两部分 R 部分盛有 5kg 37 的水 L 部分为 10kg 72 的水 当移去隔板时两边的水混合 经过一段时间后 整个容器的水处于均匀状态 环境的温度为 15 已知水比热 cp 4 1868kJ kg K 求混合过程的有效能损失 要求用熵方法和火用方法分别计算 1 某职工浴室准备采用太阳能热水器提供 50 的热水 已知工人下班的半 小时内共需要热水 2m 每台热水器的集热板面积为 8 每 集热面积可以提供 1000kJ 的热量给热水 用来把 20 的水加热到所需的 50 问需要多少台热水器 50 度水的比体积为 0 001m kg 水的比热 4 187kJ kg K 2 某燃气轮机装置如下图 已知压气机进口处空气的比焓 h1 290kJ kg 经绝热 压缩后比焓增加到 h2 580kJ kg 空气和燃料的混合物 燃气 以 c2 20m s 的速度进入 燃烧室 燃烧过程中燃气吸入热量 q 670kJ kg 该燃气经过喷管后 h3 800kJ kg 流速 增加到 c3 然后进入动叶片推动其回转做功 过程绝热 若燃气在动叶片中热力状态 保持不变 最后离开动叶片的速度 c4 100m s 求 1 若空气流量为 100kg s 压气机消 耗功率为多少 kW 2 燃气在喷管出口处的流速 c3 是多少 3 该装置的总功率是多 少 kW 3 如图 两股空气在混合器中混合 忽略动能 位能变化 求出口截面的空气温 度和流速 1 利用水蒸气表 确定冷凝器中 p 0 03bar x 0 92 时蒸汽的 vx hx sx 若 此蒸汽定压凝结成水 试比较其容积的变化 2 利用水蒸气表 确定下列各蒸汽的状态和 u h s 值 1 p 5bar v 0 0011 m kg 2 p 0 04bar x 0 95 3 t 200 v 0 12714 m kg 4 t 230 p 10bar 5 p 10bar v 0 2404 m kg 3 容积为 0 6 m 的密闭容器内盛有压力为 p 3 6bar 的干饱和蒸汽 问蒸汽的 质量为多少 若对蒸汽进行冷却 当压力降低为 2bar 是 问蒸汽的干度为多少 冷却过程中由蒸汽向外传出的热量为多少 4 水蒸气压力为 p 10bar 时 比体积 v 0 2 m kg 若质量流量为 5kg s 定 温放出热流量为 6x106kJ h 求终态参数及做功量 5 压力为 15bar 容积为 0 2634 m 的干饱和蒸汽 若对其压缩使容积变为初 始的一半 求 1 定温压缩过程的终态参数 2 按 PV 定值计算会得到什么样的结 果 已知 t1 400 p1 50bar 的蒸汽进入汽轮机绝热膨胀至 p2 0 04bar 设环境温 度 t0 20 求 1 若过程是可逆的 1kg 蒸汽所做的膨胀功及技术功各为多少 2 若汽轮机的相对效率为 0 88 求其做功能力损失为多少 课本后 7 5 7 8 7 9 1 已知白天气温为 32 气压为 97 11kpa 空气相对湿度为 80 晚间气温为 20 气压 98 03kpa 问晚间将从空气中凝结出百分之多少的露水 2 分析一个定温加湿过程 需处理的湿空气容积流量为 6000 m h 空气初 参数为 1 个大气压 15 相对湿度为 30 用于加湿的水温为 15 加湿后使 其含湿量达到 6 g kg 问在此过程中是否需要加热 如需 加热量是多少 3 采用 h d 图解决 1 个大气压下 空气温度 30 湿球温度 25 求 水蒸气分压力 露点温度 相对湿度 含湿量 1 气体以 1kg s 的质量流量流经喷管作定熵流动在进口 1 1 截面处测得气体 的参数为 压力 3 92bar 温度 200 速度 20m s 出口 2 2 处压力为 1 96bar 求出口 2 2