工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)課后答案前五章

第一篇工程熱力學(xué)一章念念系統(tǒng)：：態(tài)：：定：：準平過程：

可逆程：：環(huán)：可逆循：二、題有人說不可逆過程是無法恢復(fù)到起始狀態(tài)的過程種說法嗎？錯,用°Ｎ示單位,并定水的為1Ｎ且線性分布）試頓溫與際單位中的熱力學(xué)絕對溫標開爾文標)的換算關(guān)系式（2）絕對零度牛頓溫上的多少?3．遠洋貨的真空水設(shè)備真空度為0.0917ＭＰａ，而當?shù)貧鈮毫?.1013MPa當航行另一海域，其真空度變化為0.0874MPa，而當?shù)貧鈮毫ψ兓癁?.097MPa問該真空造水設(shè)備的對壓力有無變化?4如圖所示一剛性絕熱容器內(nèi)盛有，電流通過容器底部的阻絲熱水試述按下列三種方式取系統(tǒng)時系統(tǒng)與換的是）取水為系電阻、容和為統(tǒng)線內(nèi)間為統(tǒng)。不考慮水的發(fā)，口系。絕熱系。注：是封閉統(tǒng)，有荷的交換（）絕熱系統(tǒng)。圖5．斷下列過程中那是不可的，并要說明可逆原。（）在大氣壓力為時兩塊℃的冰互相緩摩，使之化為的水。耗效應(yīng)（在大氣壓力為0.1013MPa用0＋dt)℃的熱源(→0)給℃的冰加熱使變?yōu)榈乃?。可逆一質(zhì)量的空氣不導(dǎo)的氣中被塞緩地壓不計摩。可逆100℃的水和15℃的水混。有限差傳6圖所示的一圓容器A讀數(shù)為360kPaB的讀數(shù)為示室壓力高于室的力。氣壓為760mmHg。求（）空室及I室室的絕對壓力；C1-2

50g12pm

/kgukJ/kgh(kJ/kg)13.50.0071122.7547.6423.50.0191697.63164.69能為多少耗散效應(yīng)將轉(zhuǎn)化為q=(u2-u1)+p(v2-v1)=h2-h14由=500℃到=0.5MPa,t℃12506kJ外做506kJ接又從被縮到初出量求：1）壓增）壓縮程外界消耗多少功？5．一活塞氣缸裝置中的氣體經(jīng)歷了個過程。從狀態(tài)到狀態(tài)氣體吸熱，活塞對作功。從狀態(tài)狀態(tài)是一定壓的壓縮過程，壓力為p=400kPa，氣體向外熱450kJ。并且知=2000kJ,1U=3500kJ，試計算過程氣體。3500=U2-U1+800U2=1700-450=U3-U2+400(V3-V2)V3-V2=6．有兩溫度同的空氣，穩(wěn)定地流過如圖示的設(shè)備進行絕熱混合以形成第三股所需溫度的空氣流。各股氣的知參如圖所示空氣可按理想氣體計，其焓僅是溫的函數(shù)，按{h}=1.004{T}計算理想氣體的狀態(tài)方kJ/kgK程為。若進出口面處的動、位能變化可忽略，試求口截面空氣溫和流速。圖7．氣體從初態(tài)=0.1MPa，=0.3m3逆壓縮到終態(tài)=0.4MPa設(shè)壓12縮過程中p=aV式a為數(shù)。試求壓縮程所必消耗的功。W12=50W12=50p11p22

-2-2∫∫aV-2dV=-aV+aV-1228．如所示，圖上表示由個可逆程所組的一個環(huán)。1-2是絕過程；2-3是定壓過程；3-1是定容程。絕熱程1-2中質(zhì)比熱力能的變化量為-50kJ/kg=1.6MPa=0.025m/kg=0.1MPa，12v=0.2m3/kg）問這是一個輸出凈功循環(huán)是消凈功循環(huán)？2（）計算環(huán)的凈熱。順時針循環(huán)，輸出凈功；2-2

Q=W=W12+W23+W31

圖9某燃氣輪機裝置如圖所示已知壓氣機進口處空氣的焓=290kJ/kg，經(jīng)壓縮后，空氣升溫使比焓增為h=580kJ/kg，在1截面2處與燃料混合，以w=20m/s的度進入2燃燒，在壓下燒，工質(zhì)入熱量q=670kJ/kg燃燒后燃經(jīng)噴管絕熱膨脹到狀態(tài)’,h=800kJ/kg，流速增，燃再進動片，動輪回3’轉(zhuǎn)功。若氣在動片中熱力狀不變，最后離開燃氣輪機速度為w=100m/s求4若空氣量為100kg/s，壓氣機消耗的功率為多少？若燃料熱量q=43960kJ/kg燃料消量為多少？燃氣在噴出口處的w是多？3燃氣渦（過）的功為多少燃氣輪機裝置的總功率為多少？圖2W1=100kg/s*(h2-h1)m*43960=100kg/s*(h2-h1)(3)0.5w2-0.5w2=h3’-h232(4)Ws=0.5*100kg/s*(w

4

2

-w3

2

)(5)Ws-W1第

熱力學(xué)第二定律一克勞修斯說法：

開爾文說法：

卡諾定理：

熵流：

熵產(chǎn)：

熵增原理：二．習(xí)1．熱力學(xué)第二定律可否表述為：“功可以完全變熱，但不能全變功”為什？等膨脹程熱全轉(zhuǎn)為功2．列說是否確，什么1）增大過程不可過程只用于立系2）質(zhì)經(jīng)可逆環(huán)，=03）逆絕過程定熵程，熵過就是逆絕過程定熵程就工質(zhì)態(tài)沿逆絕線變的過程4）熱過，熵定增；放過程熵一定減。根據(jù)eq\o\ac(△,≥)q/T，前半句絕對確，后句未必比如摩導(dǎo)致工溫度升高放熱過。對于逆過，都確。3．封閉統(tǒng)經(jīng)了一可逆程，統(tǒng)向界放為，同外界對系統(tǒng)作功為。按熱力第一定律計算系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化量；可。4．斷是（對畫×）在何情況，對工質(zhì)加，其必增（）在任何況下，工質(zhì)放熱，其熵必減少（）根據(jù)熵原理，熵減少的過程是不可能實現(xiàn)的（）卡循環(huán)是想循，一循環(huán)的效都比諾循的熱率低。（）不可逆循環(huán)的熵變化大于零（）5．封閉系統(tǒng)歷一程，增為／K從300K的恒溫?zé)嵩次鼰?000kJ，此過程可逆?不可?是不可?25<=8000/300不可能6．氣在某壓機中絕熱縮，縮前p=0.1MPa，t℃；縮1p=0.6MPa，℃。設(shè)空氣比熱為定值，問：壓縮是2否可？為么？2）壓縮空氣所消耗的軸功是多少？2)若可逆，W=Cv*(240-25)7．體在缸中壓縮壓縮功為，氣體的熱力學(xué)能化為56kJ/kg，變化為-0.293kJ/(kg·K)。溫度為環(huán)境與體發(fā)生交，試確每縮氣體時的熵產(chǎn)。SF=-(186-56)/(273+20)=S2-S1=SF+SG8．一可卡熱機作1600K和300K的兩個源間，工從高溫?zé)嵩礋?00kJ，試求：(1)循環(huán)熱效率；(2)工質(zhì)對外作的功；工質(zhì)低溫源放出的熱量。1-300/1600=13/16400*13/16=325400-325=759．已知、C3個熱源的溫度分別為500K400K和300K，有可逆在這個熱源工作。若逆機從源吸3000kJ量，輸凈功400kJ，試可逆與B，C兩熱源的換量并指明向。3000/500+QB/400+QC/300=03000+QB+QC=400QB=-3200QC=60010試論證如違反熱學(xué)第二定律的勞修斯說法，則必違反開爾文說法以及違開爾說法然導(dǎo)致反克修斯法。11．AB物體，初溫T>T，兩體的量相m=m=m其比容AA亦相等c=c=c，且為常數(shù)?？赡鏌釞C在其間工作，A吸熱，向放熱，A直至物體度相時為。（）試明平時的度為）求可逆熱機對輸出的A凈功。SA-SM=lnTA/TMSM-SB=lnTM/TBSA-SM=SM-SB12．如圖3-1示，用熱機帶動熱泵工作熱在源T和冷T之間10工作，熱泵則在冷源和一熱T之間工作。已知T、011T’=310K、T如熱機從熱T收量Q=1kJ而熱泵向另一101熱源T’出的熱量冬天內(nèi)取用。1如熱機的效率為，熱的供系數(shù)求；th如熱機和泵均按可逆循環(huán)工作，求Q；H（如上述兩次計算結(jié)果均為>Q表示冷源中有一部分熱量傳入了H0溫度T’熱源又消除熱E所供的功之外的他械功，1這否違反熱力第二律的勞修說法(1)W=Q*=1*0.5=0.5kJ122Q=4=0.5*4=2kJH(2)W=1*(1-250/1000)=0.75kTQ=0.75*(310/(310-250))=3.875kJH(3)不反，T1>T1’圖四章性質(zhì)程念理想體：：二．題1成或兩者有何不同？

1q=Δu+w熱力學(xué)第定律數(shù)學(xué)達，適的表達式q=Cv*ΔT+∫pdv內(nèi)能等于定容比熱乘以溫度變化，適用于理想氣體；體積等于對比的積適于準態(tài)程。以該式適于想氣體準靜態(tài)過程2．圖所示，1-2各容過程，和2-3各為定過程，試判斷q與哪個大？P2

3q123=(u3-u1)+w12314-1q143=(u3-u1)+w1433．兩個意過程和1-3，點2和點3在同一條絕熱線上，如圖v11所示問與u誰大小？又如和在同一條等溫線上呢？1213P2

2->3為絕熱膨脹過程，內(nèi)能下絕熱圖降。所以u2>u3。4．討論的變過程中氣溫度的化以及體與外熱傳v遞的方，并用熱力學(xué)第一定律加以解釋。內(nèi)能增加，吸熱5．想氣體分子量k=1.3，若體穩(wěn)地過管，出管道時氣的溫度分別為和，試對每斤氣所需加熱量（氣的動和位變化以忽。R=RM/M=8314/16Cp-Cv=RCp/Cv=kq=Cp(T2-T1)6由40℃下到－40，過中氣做了60kJ/kg功。若比熱為定值，試求與的值。pq=Δ0=Cv(-40-40)+60p1*vp1*(2v)

kp1*v=R(273+40)p2*2v=R(273-40)w=R*T1/(k-1)*(1-T2/T1)Cp=Cv+R7．理想體初溫=470K，量為經(jīng)可定容過程，其熱力1能變U=295.4kJ,求過功過程量以熵的化。該氣體R=0.4kJ/(kg·K)，k=1.35,假定比容為定。Cp-Cv=RCp/Cv=kW=0,Q=8．在具有可動活塞的閉氣缸中，儲溫度t表壓力1p=10kPa的氧氣。在定壓對氣加，熱量為；再過g多過程膨脹到初溫力為設(shè)環(huán)大氣壓為0.1MPa，氧氣比容為值，求兩過程的變量及所的功）多變膨脹過程氣體與界交換熱量。(1)過程為定壓程，焓變于加量；過程的終了狀態(tài)和程1的初始狀態(tài)比較，溫度同，理想氣體的焓為溫度的函數(shù)，所以過程2的焓變?yōu)?40kJ。91kg空，初態(tài)p=1.0MPa,t=500在氣缸可定放到1p=0.5MPa后逆絕熱縮到t=500逆定溫過程回到初態(tài)。23求各程w和q各為多少？并在p-v圖T-s圖畫出這3過程。10一封閉的氣如圖所示有無摩的絕活塞位中間22分充氮氣氧，初均為=2MPat=27氣缸總?cè)莘e為11000cm，活塞體忽不，壁絕熱的，僅在氧氣一端面上以交換量向氧氣加熱使其壓力升高到求所需量及終溫度，并將過程表示在圖及圖上。絕熱系數(shù)圖V1=0.0005m

34*10*V/T=2*10O2O2

6*0.0005/(273+27)4*10*V=2*10*0.0005/(273+27)N2V=0.001N22*10*0.0005

k

=4*10

6*V

kN211如圖所，兩股壓相同的空氣流，一股的溫度為=400℃，1流量=120kg/h另一股溫度為=150流量=210kg/h在與外1界絕熱的件下們相互混形成壓力相同的氣流已知熱為值試計算混合氣流溫度計算混合過程前后空氣熵的變量是加、小或變？什么？(400+273)*120+(150+273)*210=(120+210)*TT=熵增程圖ΔS=Q(1/423-1/673)12．如圖所示，想氣體進行了可逆循環(huán)，知為定壓程，v=2v；為容過，p=2p；1-2為直線p/v=33常數(shù)。(1)試證

；(2)畫出該環(huán)的T-s，并明；若該理氣的=1.013kJ/(kg·K)，=0.724kJ/(kg·K)，p試求該循環(huán)的熱效率。(1)一個循環(huán)，內(nèi)能不變，輸出正功，總吸熱量為正；(3)T2=2*T3=4*T1Q12=Cv(T2-T1)+(p1+p2)*(V3-V1)/2=Cv(T2-T1)+Cp(T3-T1)/2+Cp(T3-T1=Cv*3T1+Cp*T1/2+Cp*(2T1)/2（