工程热力学第六版第六章答案

工程热力学课件

第六章热力学微分关系式及实际气体的性质

工程热力学课件

 §6.1 主要数学关系式 

 §6.2 简单可压缩系统的基本关系式   §6.3 熵、焓及热力学能的微分方程 式 

 §6.4 比热的微分关系式 

 §6.5 克拉贝龙方程

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研究热力学微分关系式的目的

Du,Dh, D s p,v,T,c Ö p c Ö cp, v p,v,T c c c c Ö p v v p 

Ö

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§6­1 主要数学关系式 简单可压缩系统，两个独立变量。点函数  z= f ( x, y ) —— 状态参数 

¶z ¶z  dz = (  ) y dx&#

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第六章热力学微分关系式及实际气体的性质

工程热力学课件

 §6.1 主要数学关系式 

 §6.2 简单可压缩系统的基本关系式   §6.3 熵、焓及热力学能的微分方程 式 

 §6.4 比热的微分关系式 

 §6.5 克拉贝龙方程

工程热力学课件

研究热力学微分关系式的目的

Du,Dh, D s p,v,T,c Ö p c Ö cp, v p,v,T c c c c Ö p v v p 

Ö

工程热力学课件

§6­1 主要数学关系式 简单可压缩系统，两个独立变量。点函数  z= f ( x, y ) —— 状态参数 

¶z ¶z  dz = (  ) y dx&#

基本原理篇 第六章 化学热力学基础

本章教学要求 掌握赫斯定律和化学反应热计算、用吉布斯能变判断化学反应的方向 熟悉化学平衡常数的表示法及应用 了解系统、环境、过程、热、功、状态函数及生物系统热力学

化学热力学(chemical thermodynamics)是研究化学变化的方向和限度及其伴随变化过程中能量的相互转换所遵循规律的科学。化学热力学是一门宏观科学，研究方法是热力学状态函数的方法，不涉及物质的微观结构。本章阐述反应热效应的计算、应用吉布斯能变来判断化学反应的方向、讨论化学平衡及其移动。最后介绍热力学在生命系统中的应用。

第一节 热力学的基本概念

一、系统

热力学把所研究的对象称为系统(system)，在系统以外与系统有互相影响的其他部分称为环境(surroundings)。与环境之间既有物质交换又有能量交换的系统称为敞开系统(open system)；与环境之间只有能量交换而没有物质交换的系统称为封闭系统(closed system)；与环境之间既没有物质交换也没有能量交换的系统称为孤立系统(isolated system)。

生命系统可以认为是复杂的化学敞开系统，能与外界进行物质、能量、信息的交换，结构整齐有序。通

６．４ 典型题精解

例题６－１利用水蒸气表判断下列各点的状态，并确定其h，s，x的值。

?1?p1?2MPa,t1?300?C?2?p2?9MPa,v2?0.017m3/kg ?3?p3?0.5MPa,x3?0.9

?4?p4?1.0MPa,t4?175?C?5?p5?1.0MPa,v5?0.2404m3/kg解 （１）由饱和水和饱和蒸汽表查得 p=2MPa时，ts?212.417?C显然t?ts，可知该状态为过热蒸汽。查未饱和水过热蒸汽表，得

p?2MPa，t?300?C时h?3022.6kJ/kg,s?6.7648kJ/(kg?K)，对于过热蒸汽，

干度x无意义。

（１） 查饱和表得p=9MPa时，v?0.001477m/kg,v?0.020500m/kg,可见

'3''3v'?v?v\，该状态为湿蒸汽，其干度为

v?v'(0.017?0.001477)m3/kg??0.8166 x?\v?v'(0.020500?0.001477)m3/kg又查饱和表得p?9MPa 时

h'?1363.1kJ/kg,h''?2741.9kJ/kgs?3.2854kJ/(kg?K),s?5.6771kJ/(kg?K)'''

第七章 水蒸气

1．基本概念

未饱和水: 水温低于饱和温度的水称为未饱和水（也称过冷水）.

饱和水: 当水温达到压力P所对应的饱和温度ts时，水将开始沸腾，这时的水称为饱和水。

湿饱和蒸汽：把预热到ts的饱和水继续加热，饱和水开始沸腾，在定温下产生蒸汽而形成饱和液体和饱和蒸汽的混合物，这种混合物称为湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。

干饱和蒸汽：湿蒸汽的体积随着蒸汽的不断产生而逐渐加大，直至水全部变为蒸汽，这时的蒸汽称为干饱和蒸汽（即不含饱和水的饱和蒸汽）。

2．常用公式

干度：

x?湿蒸汽的参数：

mvmv?mw

vx?xv???(1?x)v??v??x(v???v?) vx?xv??（当p不太大，x不太小时） hx?xh???(1?x)h??h??x(h???h?)?h??xr

sx?xs???(1?x)s??s??x(s???s?)?s??xr Tsux?hx?pvx

过热蒸汽的焓：

h?h???cpm(t?ts)

其中cpm(t?ts)是过热热量，t为过热蒸汽的温度，cpm为过热蒸汽由t到ts的平均比定压热容。

过热蒸汽的热力学能：

u?h?pv

过热蒸汽的熵：

rdTrTs?s????cp?s???cpmln

TsTsTTsTs水蒸气定压过程

６．４ 典型题精解

例题６－１利用水蒸气表判断下列各点的状态，并确定其h，s，x的值。

?1?p1?2MPa,t1?300?C?2?p2?9MPa,v2?0.017m3/kg ?3?p3?0.5MPa,x3?0.9

?4?p4?1.0MPa,t4?175?C?5?p5?1.0MPa,v5?0.2404m3/kg解 （１）由饱和水和饱和蒸汽表查得 p=2MPa时，ts?212.417?C显然t?ts，可知该状态为过热蒸汽。查未饱和水过热蒸汽表，得

p?2MPa，t?300?C时h?3022.6kJ/kg,s?6.7648kJ/(kg?K)，对于过热蒸汽，

干度x无意义。

（１） 查饱和表得p=9MPa时，v?0.001477m/kg,v?0.020500m/kg,可见

'3''3v'?v?v\，该状态为湿蒸汽，其干度为

v?v'(0.017?0.001477)m3/kg??0.8166 x?\v?v'(0.020500?0.001477)m3/kg又查饱和表得p?9MPa 时

h'?1363.1kJ/kg,h''?2741.9kJ/kgs?3.2854kJ/(kg?K),s?5.6771kJ/(kg?K)'''

课件一补充题：

[补充题] 把P=1atm，V=100cm的氮气压缩到20cm，求若分别

3

3

的是下列过程所需吸收的热量Q、经历对外所做的功W及内能增

量,（1）等温压缩;（2）先等压压缩再等容升压回到初温。

(1)等温过程, ?E=0

Q1?W1??RTlnV2?PV2V1V1ln1V1?1.013?105?100?10?6ln20100??16.3J(2)先等压压缩，W2=P(V2-V1)=-8.1J 等容升压，W3=0

对全过程 ?E=0 (T1=T2) 对全过程，有 Q2=W2+?E=-8.1J

6-21 一热力学系统由如图6—28所示的状态a沿acb过程到达状态b时，吸收了560J的热量，对外做了356J的功。

(1) 如果它沿adb过

程到达状态b时，对外做了220J的功，它吸收了多少热量?

(2)当它由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对它做了282J的功，它将吸收多少热量？是真吸了热，还是放了热?

解： 根据热力学第一定律 Q??E?W

（1）∵a沿acb过程达到状态b，系统的内能变化是： ?Eab?Qac?bWacb?560J?356J?20 4J( 由于内能是状态系数，与系统所经过的

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第六章 蒸汽动力循环和制冷循环

一、选择题(共43小题，43分)

1、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度，则其热效率( A. 有所提高，乏气干度下降B. 不变，乏气干度增加 C. 有所提高，乏气干度增加D. 热效率和干度都不变 2、(1分)节流效应T-P图上转化曲线是表示的轨迹。 B. μj<0A. μj=0 C. μj>0

3、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度，则其热效率( A. 有所提高，乏气干度下降B. 不变，乏气干度增加 C. 有所提高，乏气干度增加D. 热效率和干度都不变 4、(1分)14.节流效应T-P图上转化曲线是表示的轨迹。

).

).

A. μj=0 C. μj>0

B. μj<0

5、(1分)理想的Rankine循环工质是在汽轮机中作_____膨胀 A） 等温 A） 等温 A）升高

B) 等压 B) 等压 B）降低

C）等焓 C）等焓 C）不变

D）等熵 D）等熵

6、(1分)节流膨胀的过程是不计流体位差等速度变化，可近似看作______过程 7、(1分)流体作节能膨胀时，当μJ＞0，节流后温度

8、(1分)气体经过稳流绝热过

2-2.已知N2的M＝28，求（1）N2的气体常数；（2）标准状态下

p2?pg2?B

T1?t1?273 T2?t2?273

压入的CO2的质量

（2） （3） （4）

N2

的比容和密度；（3）

p?0.1MPa，t?500℃时的摩尔容积Mv。

解：（1）N2的气体常数

m?m1?m2?m=12.02kg

vp2p1(?) RT2T1（5）

将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得

R?R08314?＝296.9J/(kg?K) M282-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题

（2）标准状态下N2的比容和密度

v?RT296.9?2733?＝0.8m/kg p10132513＝1.25kg/m vm?m1?m2?＝41.97kg

??（3）

vp2p130099.3101.325(?)?(?)?1000RT2T1287300273p?0.1MPa，t?500℃时的摩尔容积

2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa的空气3 m3，充入容积8.5 m3的储气罐

第二章 气体的热力性质

本章要求：掌握理想气体和实际气体概念，熟练应用理想气体状态方程及理想气体定值比热进行各种热力计算。了解实际气体状态方程的各种表述形式及应用的适用条件。

1.基本概念

理想气体：气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力（引力和斥力）、不占有体积的质点所构成。

比热：单位物量的物体，温度升高或降低1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的比热。 定容比热：在定容情况下，单位物量的物体，温度变化1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定容比热。

定压比热：在定压情况下，单位物量的物体，温度变化1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定压比热。

定压质量比热：在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压质量比热。

定压容积比热：在定压过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压容积比热。

定压摩尔比热：在定压过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压摩尔比热。

定容质量比热：在定容过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为