2013年-雪慕冰-工程熱力學(xué)復(fù)習(xí)計算題

2013年.雪慕冰.工程熱力學(xué)復(fù)習(xí)計算題1.有2.268kg的理想氣體CO」經(jīng)可逆定體過程，其熱力學(xué)能的變化為△u=139.6kJ/kg,求該過程的功量，熱量和炳變，并在p-v圖和t~s圖上表示出來。解定體過程,IV=0,Q=AU+W,則Q=m?Aw=2.268x139.6=316.6128kJ,假設(shè)理性氣體d=0.653kJ/(kg.K),Aw=cv?△「，=213.8K通常取0°C(273.15K)的熱力學(xué)能為0,則7；=273.15K,=486.95K7；=0.856kJ/K=2.268x0.653xlno「486.95)2.氣體從7；=0.856kJ/K=2.268x0.653xlno「486.95)2.氣體從pFlbar,VfO.3m3壓縮到p：=4baro可逆壓縮過程中維持下列關(guān)系pfV+b,其中a=-15bar/m3。試計算過程中所需的功。熱力學(xué)能和炳的變化。并將該過程表示在?！鱏=mcvhi1273.15JV20.1功，W=Jpdv=J(-15V+19)x105?JV=-320kW,VI77—1Q=AU+\V,77—1Q=AU+\V,△〃=——IV*1-k熱力學(xué)能，C?=—Cv77-1n—1炳變，△『=「—7]=l-1-kTV,A5=Cvhi二+Cphi二

TpV\1n—1炳變，△『=「—7]=l-1-kTV,A5=Cvhi二+Cphi二

TpV\11J\Y14.1kg空氣從出態(tài)pl=5ba“Tl=340K,在閉II系統(tǒng)中絕熱膨脹，其容枳變?yōu)樵瓉淼?倍(V2=2V1)o求①如絕熱膨脹過程是可逆的，求終態(tài)壓力及終態(tài)溫度、膨脹功、炳、內(nèi)能、飲的變化。②如進(jìn)行的是絕熱自由膨脹過程，求終態(tài)壓力及終態(tài)溫度、膨脹功、炳、內(nèi)能、嬉的變化。③將上述輛過程表示在P-V圖和t-s圖上。5?求質(zhì)量為2kg、溫度為300°C的鉛塊具有的可用能。如果讓它在空氣中冷卻到100”C,則其可用能損失了多少？如果將這300-C的鉛塊投入5kg溫度為50°C的水中，則可用能損失又是多少？假設(shè)其C廣0.13kj7(kg.K),空氣環(huán)境溫度為200°C。7.證明等溫線和決熱線只有一個交點。證明:、丫證明構(gòu)線和粵*線只有一個交點?？杉僭O(shè)有兩個交點(不可■能沒有交點)T—/則成為從單一熱源吸取熱量而對外做凈功的第二類永動機(jī)

s6.證明兩條決熱線不能相交。解假定兩條絕熱線相交，則只有兩種情況情況一：有一個交點，再增加一條等溫線可組成循環(huán)，則成為從單一熱源吸取熱量而對外做凈功的第二類永動機(jī)：情況二：有兩個交點可■組成一個循環(huán)，則成為第一類永動機(jī)。證明準(zhǔn)靜態(tài)過程絕熱膨脹過程的溫度降大雨絕熱節(jié)流過程的溫度降低，即證明:根據(jù)炳的表達(dá)式ds=%dT-Tdp根據(jù)嬉的表達(dá)式dh=CpdT+證明:根據(jù)炳的表達(dá)式ds=%dT-Tdp根據(jù)嬉的表達(dá)式dh=CpdT+己知某氣體的體枳膨脹系數(shù)a=l/T和等溫壓縮率kHl/p,求該氣體的狀態(tài)方程。解根據(jù)av=-[—]=-,V[dTJPT令v=v(r,p),dv=dV\^t)p(dV\dT+令v=v(r,p),dv=dV\^t)p(dV\dT+——dp=VavdT-VkTdp3p/TVTp極限條件，在壓力趨近于0時上式變?yōu)槔硐霘怏w方程，C=R.pV=RT證明絕熱自由膨脹過程是一個不可逆過程證明：絕熱自由膨脹過程。=0,W=o,由閉「I系能量方程Q=AU+W,At/=0將絕熱自由膨脹過程理想化為理想氣體可逆等溫過程（兩過程的墉變相等）

A5=g=J=J也W=&In%〉0TJTJV&*空氣壓縮制冷裝置的制冷系數(shù)為2.5,制冷量為84600kJ/h,壓縮機(jī)吸入空氣的壓力為0.98bar,溫度為TOC,空氣進(jìn)入膨脹機(jī)的溫度為20°C,試求，1壓縮機(jī)出「I壓力；2致冷劑的質(zhì)量流量：3循環(huán)的凈功率：4在p-v圖和t-s圖上繪出該循環(huán)的示意圖。解：E=—=2.5A4=3.247根據(jù)理想壓縮空氣制冷循環(huán)表達(dá)式-1卜1'7；=209.4（K>Q=Cpin頃一二）=>〃？=1566（耘〃?）p2=叩1=3.182伽r）T_循環(huán)質(zhì)量流量，叫心=°=9.4（舄/5）循環(huán)凈功，￡④某蒸汽壓縮制冷循環(huán)，在壓縮機(jī)進(jìn)II參數(shù)不變的情況下，若提高壓縮機(jī)出II壓力，使消耗的功增加5%,卜1'7；=209.4（K>Q=Cpin頃一二）=>〃？=1566（耘〃?）解：依題意可知，壓縮機(jī)功耗增加5%（原因是提高壓縮機(jī)排氣壓力），則制冷量同樣也增加5%o?..￡=業(yè)=竺當(dāng)_保持不變叫⑶h2一九

夏天空氣溫度為30°C,相對濕度為85%o將其降溫去濕后，每小時向車間輸送溫度為20°C、相對濕度為65%的空氣10000kg。求空氣在冷卻器中放出的熱量及冷卻器出II的空氣溫度。假設(shè)空氣壓力為p=0.IMPao將壓力為0.1MP&、溫度為25°C、相對濕度為80%的空氣壓縮到0.2MPa,溫度保持為25°C,問能出去多少水分？4-25.取A為熱力系（閉II系），則可視為定質(zhì)量的可逆絕熱過程PlPaiA-1PlPaiA-1“巾=404.3（K），VA2=V=0.0523（/7?3）取B為控制體積（開II系或稱變質(zhì)量系統(tǒng)），則有能量方程：6Q=dU-hqim+mB2CVTB2-mB2CPTB2+=0聯(lián)立該四式可得依題意#2=0,3min=出寫0=UB1-Ub[-hL（inB1-WB孔2=379.33（K）〃如=°』924（#g）5-22.①水：Q=Qmelt+心=4.1874xlO4（kJ）△S=以心+△，」=*+〃7CwIng=152.313（必/K）iceice環(huán)境炳變皿=—Z=142.915（W/K）T°將系統(tǒng)和環(huán)境統(tǒng)稱孤立系里湖=里+\Ssur=9.398mB2CVTB2-mB2CPTB2+=0聯(lián)立該四式可得Tf5-23.①取A、B為變溫物體（假設(shè)為可逆過程），其炳變計算采用公式心=蚤=竺攻TT則物體A：AS\=jmcp景=meTT?hi—則物體A：AS\=jmcp景=metatb將物體A、B和熱機(jī)看成孤立系，則AS=ASi+idS+^S2=0,得T[=』TaL

最大功Wgx=成p（a+孔-2。）②兩物體直接接觸，則T,“=L+?,把物體A、B統(tǒng)稱孤立系A(chǔ)Siw=mcp]n^~小QISOrrryZ1A1B損失I=TQASiso=2mcp]n^-VISOr1s5-30,取容器內(nèi)空間為控制容枳，則能量方程3Q=dU-h,ani+6W炳方程ds=—+5一S同7〃+6STs依題意：6W=0,S*=dm,/?,-=/?0=cPT0⑴按絕熱充氣終溫和充氣量,dU-hQdm=0,U2=u2m2=hQm2L=kT、=424.2(K)牲=*=0.8214(kg)dS=s^dm+3Ss,S2=sQm2+Ss,Sg=m2cPIn三=0.2775(W/K)②炳產(chǎn)，”③損失，/=^=S408（H）⑵按等溫充氣〃L=—=1.1499（kg）終溫和充氣量，卒舄=303儂），-"S,=國“0.0330"K)L-QS&=〒,Q=_%P。％=-Pc/，嫡產(chǎn)，7°③損失，，=E=io"5-35.①等體過程，7；=生7；=322.3(K)-1\根據(jù)閉II系能量方程Q=\U+WQ=°>W=U\—U==mcv(7；-7；)=-10.504(kJ)②最大可用功，雙=-Ex2=((71+-TqS{)-(U2+pQV2-TqS2)Wgx=0-"TomcvIn令=-0.493(kJ)損失，I=T^S,o=To(ASJVJ+A5nir)=Tq(A51z+0)=Tomcvhi=10.011(U)

或/=W,m“—W=-0.493+10.504=10.011(燈)5-37.①依題意，在不考慮動能、位能以及過程絕熱的情況下，可以寫出穩(wěn)態(tài)流動能量方程：S,=國“0.0330"K)L吧.=c〃（7]—r,）=431.72（必/Ag）,Ajp=CpIn上―&.In生=0.031（kJ/kg.K）■_LPi炳變＞0,說明實際過程為不可逆過程。最大有用功，叫=exhl一exh2=（九一h2）-T0jHs12=440.897（kJ/kg）損失，I=吼—叫.=T.\sn=9.177（燈/耘）假設(shè)為可逆絕熱膨脹過程，則A-1/\—T、=乙7；=575.25儂）■IaJ明=h「h?=Cp（7；—L）=449.54（婦/耘）不可逆過程作功減少=吼-vv.=I+e寥-%=17.82（燈人g）PP219例題6-6.依題意，可將狀態(tài)方程表示為v(/?,T)=>=dp+—=-kTdp+avdT=>—v(/?,T)=>=dp+—=-kTdp+avdT=>—=VV——dp+-一-dTAlii(v-a)=hi+hiT+hiC4/?vTv得p^（y-a）=CT,補(bǔ)充條件在壓力趨近于0時pv=RJ問答：為何說熱力學(xué)平衡態(tài)是熱動平衡？說明原因。實際過程都是不可逆的，那么定義可逆過程是否有意義?回答熱力學(xué)第二定律的兩種表述。簡述熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)和熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)。簡述熱力學(xué)第一定律分析法和第二定律分析法的特點。物質(zhì)的臨界狀態(tài)究竟是怎樣