工程熱力學(xué)習(xí)題.pdf

第四章 理想氣體的熱力過(guò)程 4 1 設(shè)氣缸中有0 1 kg二氧化碳 其壓力為0 1 MPa 溫度為27 如進(jìn)行一個(gè)定壓過(guò)程 氣體對(duì)外作功3 kJ 設(shè)比熱容為定值 試求過(guò) 程中氣體熱力學(xué)能和熵的變化 以及過(guò)程中氣體吸收的熱量 查附 表2得二氧化碳的氣體常數(shù)和比定容熱容 解 由附表2 可知二氧化碳的氣體常數(shù)為0 1889 kJ kg K 比定容熱容 為0 661 kJ kg K 則有 0 1 0 842 0 425 0 03578 kJ K 4 2 有一氣缸 其中氮?dú)獾膲毫? 15 MPa 溫度為300 K 如果按 兩種不同的過(guò)程變化 1 在定壓下溫度變化到450K 2 在定溫下壓 力下降到0 1 MPa 然后在定容下變化到0 15 MPa及450 K 設(shè)比熱容 為定值 試求兩種過(guò)程中熱力學(xué)能和熵的變化 以及從外界吸收的熱 量 解 對(duì)于N2 有 Rg 0 296 8 kJ kg K cv0 0 741kJ kg K cp0 1 042kJ kg K 1 定壓過(guò)程1 2 1 2 s 1 042 0 405 0 422 kJ kg K 12 q 1 042 150 156 3 kJ kg 2 等溫等容過(guò)程1 2 2 熱力學(xué)能及熵都是狀態(tài)參數(shù) 與過(guò)程性質(zhì)無(wú)關(guān) 因此有 u 111 15 kJ kg s 0 422kJ kg K 熱量是過(guò)程量 對(duì)于過(guò)程1 2 2 有 4 5 有一臺(tái)內(nèi)燃機(jī) 設(shè)其膨脹過(guò)程為多變過(guò)程 多變指數(shù)n 1 3 已 知燃?xì)獾腞g 287 1 J kg K cv 0 716 J kg K 若膨脹開(kāi)始時(shí)容積 為12 cm 壓力為6 5 MPa 溫度為1 800 經(jīng)膨脹過(guò)程其容積膨脹 增至原容積的8倍 試求氣體所作的功及其熵的變化 解 燃?xì)赓|(zhì)量為 對(duì)于多變膨脹過(guò)程 1 2 有 4 6 有一臺(tái)壓氣機(jī)用于壓縮氮?dú)?使其壓力由0 1 MPa提高 至0 4 MPa 設(shè)比熱容為定值及進(jìn)氣溫度為300 K 試求壓縮過(guò)程 中消耗的容積變化功以及壓氣機(jī)消耗的軸功 1 壓縮過(guò)程為絕熱 過(guò)程 2 壓縮過(guò)程為定溫過(guò)程 解 對(duì) 于 氮 Rg 0 296 8 kJ kg K cv0 0 741 kJ kg K 0 1 4 1 若壓縮過(guò)程為絕熱過(guò)程 則有 2 若壓縮過(guò)程為等溫壓縮 則有 4 7 有一臺(tái)渦輪機(jī) 進(jìn)入渦輪機(jī)的氦氣的壓力為0 84 MPa 溫度為550 氦氣在渦輪機(jī)中經(jīng)絕熱膨脹 其壓力降低至0 14 MPa 若氣流的動(dòng)能及重力位能的變化可忽略不計(jì) 試求排氣溫 度及渦輪機(jī)輸出的軸功 解 對(duì)于氦氣 He 有 Rg 2 077 kJ kg K cv0 3 153 kJ kg K 0 1 667 cp0 5 193 kJ kg