工程热力学第二章习题课

1、工程热力学第二章习题课1、某闭系中8kg理想气体经历了4个过程，1-2和3-4为绝热过程，变化规律为pv1.4 = const，2-3和4-1为定容过程。已知p1 = 5 MPa，v1 = 0.02 m3/kg，p2 = 2.5 MPa，p3 = 0.8 MPa。试计算各过程的体积功及全过程的净功。解：解： 由题意知：对于1-2和3-4过程，系统只做体积功，与外界无热传递，而对于2-3和4-1过程，由于无体积的变化，系统只有热量传递，但不做功。 对于1-2过程：因为pv1.4 = const，即p1v11.4 = p2v21.4所以5(0.02)1.4 = 2.5v21.4，求得v2 = 0.

2、0328 m3/kg故该过程的体积功为：1、某闭系中8kg理想气体经历了4个过程，1-2和3-4为绝热过程，变化规律为pv1.4 = const，2-3和4-1为定容过程。已知p1 = 5 MPa，v1 = 0.02 m3/kg，p2 = 2.5 MPa，p3 = 0.8 MPa。试计算各过程的体积功及全过程的净功。解：解：1、某闭系中8kg理想气体经历了4个过程，1-2和3-4为绝热过程，变化规律为pv1.4 = const，2-3和4-1为定容过程。已知p1 = 5 MPa，v1 = 0.02 m3/kg，p2 = 2.5 MPa，p3 = 0.8 MPa。试计算各过程的体积功及全过程的净

3、功。解：解：对于2-3过程：因为该过程为定容过程，无体积变化，因此W2 = 0对于3-4过程：因为V3 = V2 = 0.0328 m3/kg，V4 = V1 = 0.02 m3/kgk所以该过程的体积功为：1、某闭系中8kg理想气体经历了4个过程，1-2和3-4为绝热过程，变化规律为pv1.4 = const，2-3和4-1为定容过程。已知p1 = 5 MPa，v1 = 0.02 m3/kg，p2 = 2.5 MPa，p3 = 0.8 MPa。试计算各过程的体积功及全过程的净功。解：解：对于4-1过程：因为该过程为定容过程，无体积变化，因此W4 = 0所以全过程的净功为：3 3、如图所示的气

4、缸，其内充以空气。气缸截面积为100cm100cm2 2，活塞及其上重物的总重为200kg200kg，活塞初始位置距底面8cm8cm。大气压力为0.1MPa0.1MPa，温度为2525，气体与环境处于平衡状态。现在把重物取走100kg100kg，活塞将突然上升，最后重新达到平衡。若忽略活塞与气缸间的摩擦，气体与外界可充分换热，试求活塞上升的距离和气体与外界的换热量。解解：（1）上升的距离由题意设：外界大气压为pb，重物取走前，气缸内的气压为p1。取走100kg重物后，当系统重新达到平衡后气缸内的气压为p2，则有：式中，pb = 0.1 MPa，m1 = 200 kg，m2 = 100 kg，A

5、 = 100 cm2。代入上式有：所以p1 = 2.962105 Pa，p2 = 1.981105 Pa又由题意可知：气体与外界可充分换热，而外界温度值为25，因此气缸内气体的温度也不会变，3 3、如图所示的气缸，其内充以空气。气缸截面积为100cm100cm2 2，活塞及其上重物的总重为200kg200kg，活塞初始位置距底面8cm8cm。大气压力为0.1MPa0.1MPa，温度为2525，气体与环境处于平衡状态。现在把重物取走100kg100kg，活塞将突然上升，最后重新达到平衡。若忽略活塞与气缸间的摩擦，气体与外界可充分换热，试求活塞上升的距离和气体与外界的换热量。解：解：3 3、如图所

6、示的气缸，其内充以空气。气缸截面积为100cm100cm2 2，活塞及其上重物的总重为200kg200kg，活塞初始位置距底面8cm8cm。大气压力为0.1MPa0.1MPa，温度为2525，气体与环境处于平衡状态。现在把重物取走100kg100kg，活塞将突然上升，最后重新达到平衡。若忽略活塞与气缸间的摩擦，气体与外界可充分换热，试求活塞上升的距离和气体与外界的换热量。（2）换热量解法一3 3、如图所示的气缸，其内充以空气。气缸截面积为100cm100cm2 2，活塞及其上重物的总重为200kg200kg，活塞初始位置距底面8cm8cm。大气压力为0.1MPa0.1MPa，温度为2525，气

7、体与环境处于平衡状态。现在把重物取走100kg100kg，活塞将突然上升，最后重新达到平衡。若忽略活塞与气缸间的摩擦，气体与外界可充分换热，试求活塞上升的距离和气体与外界的换热量。（2）换热量解法二4 4、以压气机压缩空气。压缩前空气的参数是p p1 1 = 0.1 MPa = 0.1 MPa，v v1 1 = 0.85 = 0.85 mm3 3/kg/kg；压缩后的参数p p2 2 = 1 MPa = 1 MPa，v v2 2 = 0.2 m = 0.2 m3 3/kg/kg。若压缩过程中1kg1kg空气的内能增加146kJ146kJ，同时向外放热40 kJ40 kJ，空气流量为15kg/m

8、in15kg/min，求气体的压缩功、技术功及该压气机的功率。解解：4 4、以压气机压缩空气。压缩前空气的参数是p p1 1 = 0.1 MPa = 0.1 MPa，v v1 1 = 0.85 = 0.85 mm3 3/kg/kg；压缩后的参数p p2 2 = 1 MPa = 1 MPa，v v2 2 = 0.2 m = 0.2 m3 3/kg/kg。若压缩过程中1kg1kg空气的内能增加146kJ146kJ，同时向外放热40 kJ40 kJ，空气流量为15kg/min15kg/min，求气体的压缩功、技术功及该压气机的功率。解解：8 8、某热机工作在T T1 1 = 670 K = 670

9、K和T T2 2 = 300 K = 300 K的两恒温热源之间，其热效率为相应卡诺循环热效率的80%80%。如果热机每分钟从高温热源吸热100 kJ100 kJ，试计算热机的热效率和功率。解解： 1010、有人声称设计了一台热机，从540K540K的热源吸热1000kJ1000kJ，同时向300K300K的热源放热，对外做功480kJ480kJ，试判断该热机真实否？解解： 1010、有人声称设计了一台热机，从540K540K的热源吸热1000kJ1000kJ，同时向300K300K的热源放热，对外做功480kJ480kJ，试判断该热机真实否？解解： 1111、某热机工作于1000K1000K

10、和400K400K的两恒温热源之间，若每循环中工质从高温热源吸热200kJ200kJ，试计算其最大循环功；如果工质吸热时与高温热源的温差为150K150K，在放热时与低温热源的温差为20K20K，则该热量中最多有多少可转变成功？如果循环过程中不仅存在温差传热，而且由于摩擦又使循环功减少40kJ40kJ。该热机热效率又为多少？上述三种循环的熵产各为多少？解解： 1111、某热机工作于1000K1000K和400K400K的两恒温热源之间，若每循环中工质从高温热源吸热200kJ200kJ，试计算其最大循环功；如果工质吸热时与高温热源的温差为150K150K，在放热时与低温热源的温差为20K20K，

11、则该热量中最多有多少可转变成功？如果循环过程中不仅存在温差传热，而且由于摩擦又使循环功减少40kJ40kJ。该热机热效率又为多少？上述三种循环的熵产各为多少？解解： 1111、某热机工作于1000K1000K和400K400K的两恒温热源之间，若每循环中工质从高温热源吸热200kJ200kJ，试计算其最大循环功；如果工质吸热时与高温热源的温差为150K150K，在放热时与低温热源的温差为20K20K，则该热量中最多有多少可转变成功？如果循环过程中不仅存在温差传热，而且由于摩擦又使循环功减少40kJ40kJ。该热机热效率又为多少？上述三种循环的熵产各为多少？解解： 1111、某热机工作于1000K1000K和400K400K的两恒温热源之间，若每循环中工质从高温热源吸热200kJ200kJ，试计算其最大循环功；如果工质吸热时与高温热源的温差为150K150K，在放热时与低温热源的温差为20K20K，则该热量中最多有多少可转变成功？如果循环过程中不仅存在温差传热，而且由于摩擦又使循环功减少40kJ40kJ。该热机热效率又为多少？上述三种循环的熵产各为多少？解解： 1111、某热机工作于1000K1