热力学讲义

习题讨论课1

主要内容：

1、热力学第一定律

2、理想气体u、h、s等的计算 3、理想气体热力过程

第二章 热力学第一定律

热力学第一定律的表达形式 闭口系统： q??u?w2

q??u??pdv 12 q?cv0(T2?T1)?pdv 1?开口系统：

?Q?dEcv??Wnet

?h?c2/2?gz?mout out

?h?c2/2?gz?minin

2

q??h?vdp

1 1q??h??c2f?g?z?ws 22

q?cp0(T2?T1)?vdp

1

??????一、利用热力学第一定律分析问题：

1、工质吸热后，体积一定膨胀，对否? (定容过程)

2、对理想气体加热，其温度下降的过程是不可能存在的，对否？ (1

二、构成循环有以下4个过程，求不同过程的Q、W。 填充下表空格

过程 1—2 2—3 3—4 4—1 Q（KJ） 42 -105 250 -63 解：根据： Q??U?WdU?0

三、选择与外界无功量交换的闭口系统分析问题：

W（ kJ） 0 147 61 -84 △U （ kJ） 42 -252 189 21 ? 例1：图示绝热容器，有隔板将其分为容积相等的两部分。A中有空气，B为真空。 已知：mA?1kg

pA?2barTA?300K 求：将隔板抽走后容器内空气温度及内能和熵的变化。

A 分析：该过程是否定熵过程？

非定熵过程。

解：取整体为研究对象： Q??U?W Q?0W?0T2?TA?300K?U?0

Tpp2v11?? ?S1?2?m?s1?2?cp0ln2?Rgln2T1p1p1v22

四、开口系统能量方程： 2?Q?dE??W?h?c/2?gzcvnet

B ???mout??h?c2/2?gz??minoutinq??h??cf?g?z?ws稳流么？

2 2可逆么？ q??h?vdp 1可逆么，理想气体么，比定压热容与温度无关么？ 2 q?cp0(T2?T1)?vdp 112??五、思考题

1、 工质膨胀是否一定对外作功？ 做功对象和做功部件

2、 定容过程是否一定不作功？ 开口系，技术功 w ? ? vdp 水轮机

t

?3、定温过程是否一定不传热？ 相变过程（冰融化，水汽化）

4、气体被压缩时一定消耗外功 热力学功指有用功

对外作功指有用功 W=pdV-P0dp

1. 某种气体在气缸中进行一缓慢膨胀过程。其体积由0.1m3增加到0.25m3。过程中气体压力循{p}MPa=0.24-0.4{V}m变化。若过程中气缸与活塞的摩擦保持为1200N:当地大气压力为0.1MPa，气缸截面积为0.1m2,试求:(1)气体所作的膨胀功W;(2)系统输出的有用功Wu;(3)若活塞与气缸无摩擦，系统输出的有用功Wu,re.

2. 空气在某压气机中被压缩，压缩前空气的参数是：p1=0.1MPa,v1=0.845m3/kg。压缩后的参数是p2=0.1MPa,v2=0.175m3/kg。设在压缩过程中1kg空气的热力学能增加139.0kJ,同时向外放出热量50kJ。压气机每分钟产生压缩空气10kg。求:(1) 压缩过程中对1kg气体所作的体积变化功;(2)生产1kg的压缩空气所需的功（技术功）。

3. 2kg理想气体，定容下吸热量Qv=367.6kJ，同时输入搅拌功468.3kJ，该过程中气体的平均比热容为cp=1124J/(kg.K),cV=934J/(kg.K),已知初态温度为t1=280℃,求：(1) 终态温度t2和热力学能的变化量ΔU;(2)焓、熵的变化量ΔH 、ΔS 。

第四章：理想气体热力过程

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