工程热力学第六章答案严家

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

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

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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&#

第一章 基本概念

思 考 题

1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？

答：不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力两个因素。因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会随之变化，而不能保持不变。

2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系

答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。反之，均匀系也不一定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。

3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？

答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以二者是有矛盾的。对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或

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)'''

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)'''

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

第六章 统计热力学基础

内容提要：

1、 系集最终构型：

其中“n*”代表最可几分布的粒子数目

2.玻耳兹曼关系式：

S?klnt总?klntm

玻耳兹曼分布定律： ni*gie???igie???i?? ???iNgieQ

i

lnt总?lntm?ln?ign!ni*i*i?其中，令 Q ? g e???i?ii

为粒子的配分函数。玻耳兹曼分布定律描述了微观粒子能量分布中最可几的分布方式。

3、 系集的热力学性质：

（1）热力学能U：

（2）焓H：

U?NkT2(?lnQ)N,V?T 1

（3）熵S：

（4）功函A：

（5）Gibbs函数G：

（6）其他热力学函数：

4、粒子配分函数的计算

（1）粒子配分函数的析因子性质

粒子的配分函数可写为：

2

??lnQ?H?U?pV?NkT2???NkT??T?N,VS?klntm?NklnQ?lnQ?NkT()N,V?NkN?TA??NkTlnQ?NkTNG??NkTlnQN?2lnQ?lnQ??U?CV???Nk?Nk?2?lnT??

第六章 统计热力学初步练习题

一、判断题：

1．当系统的U，V，N一定时，由于粒子可以处于不同的能级上，因而分布数不同，所 以系统的总微态数Ω不能确定。

2．当系统的U，V，N一定时，由于各粒子都分布在确定的能级上，且不随时间变化， 因而系统的总微态数Ω一定。

3．当系统的U，V，N一定时，系统宏观上处于热力学平衡态，这时从微观上看系统只 能处于最概然分布的那些微观状态上。

4．玻尔兹曼分布就是最概然分布，也是平衡分布。 5．分子能量零点的选择不同，各能级的能量值也不同。

6．分子能量零点的选择不同，各能级的玻尔兹曼因子也不同。 7．分子能量零点的选择不同，分子在各能级上的分布数也不同。 8．分子能量零点的选择不同，分子的配分函数值也不同。 9．分子能量零点的选择不同，玻尔兹曼公式也不同。

10．分子能量零点的选择不同，U，H，A，G四个热力学函数的数值因此而改变，但四 个函数值变化的差值是相同的。

11．分子能量零点的选择不同，所有热力学函数的值都要改变。

12．对于单原子理想气体在室温下的一般物理化学过程，若要通过配分函数来求过程热 力学函数的变化值，只须知道qt这一配分函数值就行了。

13．根据统计热力学的方法可以计算出U、V、N确定的