第一章习题课分析

1、第一章练第一章练习课习课 热力系的选取及解题思路热力系的选取及解题思路种类：种类：闭口系、开口系、绝热系、闭口系、开口系、绝热系、孤立系孤立系热力系的选取取决于研究目的和方法，热力系的选取取决于研究目的和方法，具有具有随意随意性，选取不当将不便于分析。性，选取不当将不便于分析。一旦取定系统，一旦取定系统，沿边界沿边界寻找相互作用。寻找相互作用。例例1：绝热刚性容器向气缸充气：绝热刚性容器向气缸充气试分别选取试分别选取闭口系闭口系和和开口系开口系，画出充气，画出充气前后前后边界边界，标明，标明功功和和热热的方向。的方向。(1)以容器内原有气体为系统以容器内原有气体为系统闭口系闭口系功量：功量：

2、气体对活塞作功气体对活塞作功WWQ热量：热量：气体通过活塞从外界吸热气体通过活塞从外界吸热Q(当初始温度一样时）(2)以容器内残留的气体为系统以容器内残留的气体为系统闭口系闭口系功量：功量： 残留气体对放逸气体作功残留气体对放逸气体作功WWQ热量：热量： 残留气体从放逸气体吸热残留气体从放逸气体吸热Q(3)以放逸气体为系统以放逸气体为系统闭口系闭口系功量：功量： W + W热量：热量： Q + QWQWQ(4)以容器为系统以容器为系统开口系开口系功量：功量： 对放逸气体作出的流动功对放逸气体作出的流动功W热量：热量： 与放逸气体的换热量与放逸气体的换热量QWQ(5)以气缸活塞为系统以气缸活塞为

3、系统开口系开口系功量：功量： W + W热量：热量： Q + QWQWQ思考题思考题有人说，不可逆过程是无法恢复到初有人说，不可逆过程是无法恢复到初始状态的过程，这种说法对吗？始状态的过程，这种说法对吗？不对。关键看是否引起外界变化。不对。关键看是否引起外界变化。可逆过程指可逆过程指若若系统回到初态，外界系统回到初态，外界同时恢复到初态。同时恢复到初态。可逆过程并不是指系统必须回到初可逆过程并不是指系统必须回到初态的过程。态的过程。有人认为，开口系统中系统与外界有有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。对不对

4、，所以开口系不可能是绝热系。对不对，为什么？为什么？n答答: :热力学中把热量定义为热力系和外界之间仅仅热力学中把热量定义为热力系和外界之间仅仅由于温度的不同而通过边界传递的能量。对于开口由于温度的不同而通过边界传递的能量。对于开口系，若没有因温差而导致的热量传递，则可以为绝系，若没有因温差而导致的热量传递，则可以为绝热系，物质的进出导致的能量交换不是热量。热系，物质的进出导致的能量交换不是热量。 思考题判断是否准静态与可逆（判断是否准静态与可逆（1）以冰水混合物为热力系以冰水混合物为热力系90 0 缓慢加热缓慢加热外部温差传热外部温差传热准静态过程准静态过程系统内部等温传热，无耗散系统内部等

5、温传热，无耗散内可逆内可逆外不可逆外不可逆判断是否准静态与可逆（判断是否准静态与可逆（2）蒸汽流经减压阀进入汽轮机蒸汽流经减压阀进入汽轮机典型的典型的不可逆过程不可逆过程，因有漩涡，产生，因有漩涡，产生耗散耗散是不是是不是准静态准静态，取决于，取决于开度开度判断是否准静态与可逆（判断是否准静态与可逆（3）带活塞的气缸中，水被缓慢加热带活塞的气缸中，水被缓慢加热缓慢加热，每一时缓慢加热，每一时刻水有确定的温度刻水有确定的温度准静态加热准静态加热火与水有温差火与水有温差外不可逆外不可逆以以水水为系统为系统内可逆内可逆以以水活塞水活塞为系统为系统活塞与壁面无摩擦活塞与壁面无摩擦内可逆内可逆活塞与壁面

6、有摩擦活塞与壁面有摩擦内不可逆内不可逆判断是否准静态与可逆（判断是否准静态与可逆（4）电或重物电或重物电或重物带动搅拌器加热容器中气体电或重物带动搅拌器加热容器中气体电功电功热热机械功机械功热热耗散耗散是否是否准静态准静态，看加热快慢，看加热快慢但但不可逆不可逆自由膨胀过程自由膨胀过程刚性，绝热刚性，绝热真空真空 ABB中没有气体，不能取做系统中没有气体，不能取做系统以以A中原有气体中原有气体为为系统系统A中气体中气体非准静态非准静态A中气体没有作中气体没有作功功没有没有作功对象作功对象后后进去的对进去的对先先进去进去的的气体作功了吗？气体作功了吗？判断题1.对刚性容器内的水加热，使其在恒温对

7、刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发；下蒸发；2.对刚性容器内的水作功，使其在恒温对刚性容器内的水作功，使其在恒温下蒸发；下蒸发；3.对刚性容器内的空气缓慢加热，使其对刚性容器内的空气缓慢加热，使其从从0升温到升温到50。判断是否可逆判断是否可逆判断题1孤立系是绝热闭口系孤立系是绝热闭口系,反之也成立。反之也成立。2工质经过一不可逆过程，不能够恢复到工质经过一不可逆过程，不能够恢复到初状态初状态3环境温度恒定，若放置在恒温环境中的环境温度恒定，若放置在恒温环境中的压力容器的压力表读数也不变，则说明压力容器的压力表读数也不变，则说明容器中所装工质的质量也不变。容器中所装工质的质量也不变。4工质经

8、过任何一种循环，其熵的变化量工质经过任何一种循环，其熵的变化量为为0。计算题计算题一气缸活塞装置内的气体由初态p1=0.3Pa,V1=0.1m3,缓慢膨胀到V2=0.2m3 ，若过程中压力和体积间的关系为pVn=常数，试分别求（1）n=1.5；（2）n1.0；（3）n0时的膨胀功如图所示，1kg理想气体，从状态1 变化到状态2 ，若第一次变化过程沿132进行，第二次沿12进行，分别计算这两个过程中气体所做的膨胀功.),(11vp22,p vpv123p2p1v1v2321 2 3131130wpdvpdvp vv 121p vv211121pppvvpvv22211 2111121ppwpdv

9、vvp dvvv122112ppvv1-8.容器被分隔成A、B两室，如图示。已知当地大气压pb=0.1013MPa,B室内压力表的读数pe2=0.04MPa，压力表1的读数为pe1=0.294MPa，求压力表3的读数。312A B294. 01bAepppMPa04. 02BAepppMPabBeppp3=0.254MPa1-9.气缸中封有空气，初态气缸中封有空气，初态p1=0.2MPa，体积，体积V1=0.4m3,缓慢缓慢膨胀到膨胀到V2=0.8m3。（。（1）过程中）过程中pV维持不变；（维持不变；（2）过程中）过程中气体先循气体先循 3m5 . 04 . 0MPaVp膨胀到膨胀到Vm0.

10、6m3，再维持压力不变，膨胀到，再维持压力不变，膨胀到V20.8m3。试分别求两过程中气体作出的膨胀功。试分别求两过程中气体作出的膨胀功。pv1m2121121ln21VVVpVdVpVpdVWVV5.44104J2121mmmWWW21mmpdVpdV216105 . 04 . 0mmmdVpdVV5.0104J1-14据统计资料，某地各发电厂平均每生产据统计资料，某地各发电厂平均每生产1kW.h电耗煤电耗煤372g。若标煤的热值为。若标煤的热值为29308kJ/kg，试求电厂平均热效率，试求电厂平均热效率t是多少？是多少？1kW.h3600kJ2930810003723600kJt代价收益=33.3%1-15 某房间冬季通过墙壁和窗子向外散热某房间冬季通过墙壁和窗子向外散热70000kJ/h，房间内有房间内有2只只40W的点灯照明，其他家电耗电约的点灯照明，其他家电耗电约100W。为维持房内温度不变，房主购买了供暖系数为为维持房内温度不变，房主购买了供暖系数为5的热泵，的热泵，求驱动热泵所需的功率。求驱动热泵所需的功率。照明灯和家电耗功转化为热量照明灯和家电耗功转化为热量240+100180W房间单位时间散热率为：房间单位时间散热率为：70000/3600=19.44kW则需要热泵的供热率为：则需要热泵的供热率为：19.440.