熱工基礎(chǔ)習(xí)題參考答案(部分)

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1、1.3題略解：1.5題略煙氣的真空度為：∵1mmH2O=9.80665Pa∴　1Pa=0.10197mmH2O煙氣的絕對(duì)壓力為：1.10題略解：鍋內(nèi)表壓力2.2填空缺數(shù)據(jù)（蘭色）：過程Q/kJW/kJ△U/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552.9題略已知：D1=0.4m，p1=150kPa，且氣球內(nèi)壓力正比于氣球直徑，即p=kD，太陽輻射加熱后D2=0.45m求：過程中氣體對(duì)外作功量解：由D1=0.4m，p1=150kPa，可求得：k=375kPa/m答：過程中氣體對(duì)外作功量為2.27kJ2.12題略解：（1）確定空氣的初始狀態(tài)參數(shù)

2、（2）確定拿去重物后，空氣的終了狀態(tài)參數(shù)由于活塞無摩擦，又能與外界充分換熱，因此終了平衡狀態(tài)時(shí)缸內(nèi)空氣的壓力和溫度與外界的壓力和溫度相等。則活塞上升距離對(duì)外做功量由閉口系能量方程，Q=△U+W，因T2=T1，故△U=0。所以求得氣體與外界的換熱量為Q=W=97.999J討論：（1）本題活塞上升過程為不可逆過程，其功不能用計(jì)算，本題是一種特殊情況，即已知外界壓力，故可用外界參數(shù)計(jì)算功（多數(shù)情況下外界參數(shù)未予描述，因而難以計(jì)算）。（2）系統(tǒng)對(duì)外做功97.999J，用于提升重物的功量為（有用功），另一部分是克服大氣壓力所做的功。3.3題略解：（1）泄漏的氣體量為（2）泄漏的氣體在1bar及17℃

3、時(shí)占有的容積為3.6題略解：由題意：△U=0→T2=T1=600K由理想氣體氣體狀態(tài)方程，有：△U=△H=03.7題略解：（1）混合后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：ωCO2=5.6%，ωO2=16.32%，ωH2O=2%，ωN2=76.08%（2）折合摩爾質(zhì)量：Meq=28.856kg/kmol（3）折合氣體常數(shù)：Req=288.124J/（kg·K）（4）體積分?jǐn)?shù)：φCO2=3.67%，φO2=14.72%，φH2O=3.21%，φN2=78.42%（5）各組分氣體分壓力：pCO2=0.01101MPa，pO2=0.04416MPa，pH2O=0.00963MPa，pN2=0.2353MPa3.8題略解：

4、由題意，H2的摩爾成分由教材公式（3.35），求混合氣體的當(dāng)量摩爾質(zhì)量混合氣體的當(dāng)量氣體常數(shù)為由理想氣體狀態(tài)方程，求得罐內(nèi)所允許的最高溫度為3.10題略解：（1）多變指數(shù)n由多變過程的過程方程：（2）過程中熱力學(xué)能、焓和熵的變化量由理想氣體的狀態(tài)方程：又（3）空氣對(duì)外所作的膨脹功和技術(shù)功由閉口系能量方程：3.13題略解：（1）略（2）每一過程中工質(zhì)熱力學(xué)能、焓、熵的變化以及與外界交換的膨脹功求熱力學(xué)能、焓、熵的變化，關(guān)鍵是利用理想氣體的狀態(tài)方程和過程方程求出各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)。1-2為等溫過程2-3為等壓過程，3-1為等容過程（返回初態(tài)），有3-1過程：（2）略3.15題略解：（1）三種過程熵

5、的變化量（a）定溫過程：（b）定熵過程：（c）對(duì)n=1.2的多變過程，可利用兩狀態(tài)間狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系式：得：4.3題略ηt＞ηtc違背了卡諾定理結(jié)論：該循環(huán)根本不可能實(shí)現(xiàn)。（也可用克勞修斯積分不等式或孤立系熵增原理求解）4.6題略解：（1）（2）1→2為定熵過程，由過程方程和理想氣體狀態(tài)方程，得：（3）雙原子氣體，可近似取如果把雙原子氣體看作空氣，并按單位質(zhì)量工質(zhì)的循環(huán)功和熱量計(jì)算熱效率，其結(jié)果相同，說明不同雙原子氣體工質(zhì)進(jìn)行同樣循環(huán)時(shí)熱效率差別不大。注意:非卡諾循環(huán)的熱效率與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。如果工質(zhì)的原子數(shù)相同，則相差不大。也可以利用的關(guān)系，將Rg作為變量帶入，最后在計(jì)算熱效率時(shí)分子分母

6、剛好約掉。4-4題略解：∵定壓過程總加熱量為：q=cp△T其中用來改變熱力學(xué)能的部分為：△u=cv△T而cp=cv+Rg∴定壓過程用來作功的部分為：w=Rg△T4.10題略思路：利用孤立（絕熱）系熵增原理進(jìn)行判斷。解：取該絕熱容器為閉口系，設(shè)熱水用角標(biāo)H表示，冷水用角標(biāo)C表示，并注意液體cp=cv=c由閉口系能量方程：固體或液體熵變的計(jì)算可根據(jù)熵的定義式：dS=δQ/T其中δQ=dU+pdV∵固體和液體的dV≈0∴δQ=dU=mcdT（cp=cv=c）該閉口絕熱系的熵增相當(dāng)于孤立系熵增，，故該混合過程為不可逆過程。4.14題略解法1：實(shí)際循環(huán)：；卡諾循環(huán)：解法2：利用火用損失（作功能力損失

7、）公式：I=T0ΔSg高溫?zé)嵩床坏葴貍鳠犰禺a(chǎn)為低溫?zé)嵩床坏葴貍鳠犰禺a(chǎn)為4.15題略解：（1）空氣的熵增=熵產(chǎn)（不可逆絕熱壓縮）（2）由于是不可逆壓縮過程，可利用閉口系能量方程求壓縮耗功由題意：（3）由于是不可逆絕熱壓縮，所以空氣的熵增=熵產(chǎn)。火用損失為：下面是附加的一些例題，供參考：一、試求在定壓過程中加給理想氣體的熱量中有多少用來作功？有多少用來改變工質(zhì)的熱力學(xué)能（比熱容取定值）？解：∵定壓過程總加熱量為：q=cp△T