熱工基礎(chǔ)課后題答案第二版第一章-第三章

1、第一章思考題1. 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別？熱力學(xué)中為什幺要引入平衡態(tài)的概念？答：平衡狀態(tài)是在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。而穩(wěn)定狀態(tài)則是不論有無(wú)外界影響，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。可見(jiàn)平衡必穩(wěn)定，而穩(wěn)定未必平衡。熱力學(xué)中引入平衡態(tài)的概念，是為了能對(duì)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)用狀態(tài)參數(shù)來(lái)進(jìn)行描述。2. 表壓力或真空度能否作為狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行熱力計(jì)算？若工質(zhì)的壓力不變，問(wèn)測(cè)量其壓力的壓力表或真空計(jì)的讀數(shù)是否可能變化？答：不能，因?yàn)楸韷毫蛘婵斩戎皇且粋€(gè)相對(duì)壓力。若工質(zhì)的壓力不變，測(cè)量其壓力的壓力表或真空計(jì)的讀數(shù)可能變化，因?yàn)闇y(cè)量所處的環(huán)境壓力可能發(fā)生變化。3 當(dāng)真空表指示

2、數(shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈大還是愈?。看穑赫婵毡碇甘緮?shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈小。4. 準(zhǔn)平衡過(guò)程與可逆過(guò)程有何區(qū)別？答：無(wú)耗散的準(zhǔn)平衡過(guò)程才是可逆過(guò)程，所以可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)平衡過(guò)程，而準(zhǔn)平衡過(guò)程不一定是可逆過(guò)程。5. 不可逆過(guò)程是無(wú)法回復(fù)到初態(tài)的過(guò)程，這種說(shuō)法是否正確？答：不正確。不可逆過(guò)程是指不論用任何曲折復(fù)雜的方法都不能在外界不遺留任何變化的情況下使系統(tǒng)回復(fù)到初態(tài)，并不是不能回復(fù)到初態(tài)。6. 沒(méi)有盛滿水的熱水瓶，其瓶塞有時(shí)被自動(dòng)頂開(kāi)，有時(shí)被自動(dòng)吸緊，這是什幺原因？答：水溫較高時(shí)，水對(duì)熱水瓶中的空氣進(jìn)行加熱，空氣壓力升高，大于環(huán)境壓力，瓶塞被自動(dòng)頂開(kāi)。而水溫較低時(shí)，熱水

3、瓶中的空氣受冷，壓力降低，小于環(huán)境壓力，瓶塞被自動(dòng)吸緊。7. 用U形管壓力表測(cè)定工質(zhì)的壓力時(shí)，壓力表液柱直徑的大小對(duì)讀數(shù)有無(wú)影響？答：嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，是有影響的，因?yàn)閁型管越粗，就有越多的被測(cè)工質(zhì)進(jìn)入U(xiǎn)型管中，這部分工質(zhì)越多，它對(duì)讀數(shù)的準(zhǔn)確性影響越大。習(xí) 題1-1 解：1. 2. 3. 4. 1-2 圖1-8表示常用的斜管式微壓計(jì)的工作原理。由于有引風(fēng)機(jī)的抽吸，鍋爐設(shè) 備的煙道中的壓力將略低于大氣壓力。如果微壓機(jī)的斜管傾斜角， 管內(nèi)水 解：根據(jù)微壓計(jì)原理，煙道中的壓力應(yīng)等于環(huán)境壓力和水柱壓力之差1-3 解：14 解：1-4 解：1-5 解：由于壓縮過(guò)程是定壓的，所以有1-6 解：改過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功

4、為1-7 解：由于空氣壓力正比于氣球的直徑，所以可設(shè)，式中c為常數(shù)，D為氣球的直徑，由題中給定的初始條件，可以得到：該過(guò)程空氣對(duì)外所作的功為1-8 解：（1）氣體所作的功為：（2）摩擦力所消耗的功為：所以減去摩擦力消耗的功后活塞所作的功為：1-9 解：由于假設(shè)氣球的初始體積為零，則氣球在充氣過(guò)程中，內(nèi)外壓力始終保持相等，恒等于大氣壓力0.09MPa，所以氣體對(duì)外所作的功為：1-11 解：確定為了將氣球充到2m3的體積，貯氣罐內(nèi)原有壓力至少應(yīng)為（此時(shí)貯氣罐的壓力等于氣球中的壓力，同時(shí)等于外界大氣壓）前兩種情況能使氣球充到2m3情況三:所以氣球只能被充到的大小，故氣體對(duì)外作的功為：第二章思考題絕熱

5、剛性容器，中間用隔板分為兩部分，左邊盛有空氣，右邊為真空，抽掉隔板，空氣將充滿整個(gè)容器。問(wèn)： 空氣的熱力學(xué)能如何變化？ 空氣是否作出了功？ 能否在坐標(biāo)圖上表示此過(guò)程？為什么？答：（1）空氣向真空的絕熱自由膨脹過(guò)程的熱力學(xué)能不變。 （2）空氣對(duì)外不做功。 （3）不能在坐標(biāo)圖上表示此過(guò)程，因?yàn)椴皇菧?zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。2. 下列說(shuō)法是否正確？ 氣體膨脹時(shí)一定對(duì)外作功。錯(cuò)，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，對(duì)外不作功。 氣體被壓縮時(shí)一定消耗外功。對(duì)，因?yàn)楦鶕?jù)熱力學(xué)第二定律，氣體是不可能自壓縮的，要想壓縮體積，必須借助于外功。 氣體膨脹時(shí)必須對(duì)其加熱。 錯(cuò)，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，不用對(duì)其加熱。 氣體邊膨

6、脹邊放熱是可能的。對(duì)，比如多變過(guò)程，當(dāng)n大于k時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)邊膨脹邊放熱。 氣體邊被壓縮邊吸入熱量是不可能的。錯(cuò)，比如多變過(guò)程，當(dāng)n大于k時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)邊壓縮邊吸熱。 對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低，這種情況不可能。錯(cuò)，比如多變過(guò)程，當(dāng)n大于1，小于k時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低。4. “任何沒(méi)有體積變化的過(guò)程就一定不對(duì)外作功”的說(shuō)法是否正確？答：不正確，因?yàn)橥夤Φ暮x很廣，比如電磁功、表面張力功等等，如果只考慮體積功的話，那么沒(méi)有體積變化的過(guò)程就一定不對(duì)外作功。圖2-6 思考題4附圖5. 試比較圖2-6所示的過(guò)程1-2與過(guò)程1-a-2中下列各量的大?。?W12與W1a2； (2) DU12

7、與 DU1a2； (3) Q12與Q1a2答：（1）W1a2大。(2)一樣大。 （3）Q1a2大。6. 說(shuō)明下列各式的應(yīng)用條件： 閉口系的一切過(guò)程 閉口系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 開(kāi)口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，并且軸功為零 開(kāi)口系統(tǒng)的穩(wěn)定定壓流動(dòng)過(guò)程，并且軸功為零；或者閉口系統(tǒng)的定壓過(guò)程。7. 膨脹功、軸功、技術(shù)功、流動(dòng)功之間有何區(qū)別與聯(lián)系？流動(dòng)功的大小與過(guò)程特性有無(wú)關(guān)系？答：膨脹功是系統(tǒng)由于體積變化對(duì)外所作的功；軸功是指工質(zhì)流經(jīng)熱力設(shè)備（開(kāi)口系統(tǒng)）時(shí)，熱力設(shè)備與外界交換的機(jī)械功，由于這個(gè)機(jī)械工通常是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸輸入、輸出，所以工程上習(xí)慣成為軸功；而技術(shù)功不僅包括軸功，還包括工質(zhì)在流動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能（宏觀動(dòng)能和

8、勢(shì)能）的變化；流動(dòng)功又稱為推進(jìn)功，1kg工質(zhì)的流動(dòng)功等于其壓力和比容的乘積，它是工質(zhì)在流動(dòng)中向前方傳遞的功，只有在工質(zhì)的流動(dòng)過(guò)程中才出現(xiàn)。對(duì)于有工質(zhì)組成的簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)，工質(zhì)在穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程中所作的膨脹功包括三部分，一部分消耗于維持工質(zhì)進(jìn)出開(kāi)口系統(tǒng)時(shí)的流動(dòng)功的代數(shù)和，一部分用于增加工質(zhì)的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能，最后一部分是作為熱力設(shè)備的軸功。對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)，工質(zhì)的技術(shù)功等于膨脹功與流動(dòng)功差值的代數(shù)和。如果工質(zhì)進(jìn)、出熱力設(shè)備的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能變化很小，可忽略不計(jì)，則技術(shù)功等于軸功。習(xí) 題2-1 解： ，所以是壓縮過(guò)程2-2 解：2-3 解：24解：狀態(tài)b和狀態(tài)a之間的內(nèi)能之差為：所以，a-d-b過(guò)程中工質(zhì)與外

9、界交換的熱量為：工質(zhì)沿曲線從b返回初態(tài)a時(shí)，工質(zhì)與外界交換的熱量為：根據(jù)題中給定的a點(diǎn)內(nèi)能值，可知b點(diǎn)的內(nèi)能值為60kJ，所以有:由于d-b過(guò)程為定容過(guò)程，系統(tǒng)不對(duì)外作功，所以d-b過(guò)程與外界交換的熱量為：所以a-d-b過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功也就是a-d過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功，故a-d過(guò)程系統(tǒng)與外界交換的熱量為：25過(guò)程Q kJW kJDU kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552-5 解：由于汽化過(guò)程是定溫、定壓過(guò)程，系統(tǒng)焓的變化就等于系統(tǒng)從外界吸收的熱量，即汽化潛熱，所以有：內(nèi)能的變化為：2-6 解：選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的

10、初壓為：當(dāng)去掉一部分負(fù)載，系統(tǒng)重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其終壓為：由于氣體通過(guò)氣缸壁可與外界充分換熱，所以系統(tǒng)的初溫和終溫相等，都等于環(huán)境溫度即：根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)的終態(tài)體積，為：所以活塞上升的距離為：由于理想氣體的內(nèi)能是溫度的函數(shù)，而系統(tǒng)初溫和終溫相同，故此過(guò)程中系統(tǒng)的內(nèi)能變化為零，同時(shí)此過(guò)程可看作定壓膨脹過(guò)程，所以氣體與外界交換的熱量為：2-8 解：壓縮過(guò)程中每千克空氣所作的壓縮功為：忽略氣體進(jìn)出口宏觀動(dòng)能和勢(shì)能的變化，則有軸功等于技術(shù)功，所以生產(chǎn)每kg壓縮空氣所需的軸功為：所以帶動(dòng)此壓氣機(jī)所需的功率至少為：2-9 解：是否要用外加取暖設(shè)備，要看室內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量是否大于通過(guò)墻壁和

11、門窗傳給外界的熱量，室內(nèi)熱源每小時(shí)產(chǎn)生的熱量為：小于通過(guò)墻壁和門窗傳給外界的熱量為3´105 kJ，所以必須外加取暖設(shè)備，供熱量為：2-10 解：取容器內(nèi)的氣體作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)終態(tài)體積為：過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的功為：所以過(guò)程中系統(tǒng)和外界交換的熱量為：為吸熱。2-11 解：此過(guò)程為開(kāi)口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，忽略進(jìn)出口工質(zhì)的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能變化，則有：由穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程進(jìn)出口工質(zhì)的質(zhì)量守恒可得到：所以整個(gè)系統(tǒng)的能量平衡式為：故發(fā)電機(jī)的功率為：2-12 解：由于過(guò)程是穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，氣體流過(guò)系統(tǒng)時(shí)重力位能的變化忽略不計(jì)，所以系統(tǒng)的能量平衡式為:其中，氣體在進(jìn)口處的比焓

12、為：氣體在出口處的比焓為：氣體流過(guò)系統(tǒng)時(shí)對(duì)外作的軸功為：所以氣體流過(guò)系統(tǒng)時(shí)對(duì)外輸出的功率為：第三章思考題1. 理想氣體的和之差及和之比是否在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)？答：理想氣體的和之差在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)，而和之比不是。2. 如果比熱容是溫度t的單調(diào)增函數(shù)，當(dāng)時(shí)，平均比熱容、中哪一個(gè)最大？哪一個(gè)最小？答：由、的定義可知，其中，其中，其中因?yàn)楸葻崛菔菧囟萾的單調(diào)增函數(shù)，所以可知>，又因?yàn)楣士芍畲螅忠驗(yàn)椋核宰钚　?. 如果某種工質(zhì)的狀態(tài)方程式遵循，這種物質(zhì)的比熱容一定是常數(shù)嗎？這種物質(zhì)的比熱容僅是溫度的函數(shù)嗎？答：不一定，比如理想氣體遵循此方程，但是比熱容不是常數(shù)，是溫度的單值

13、函數(shù)。這種物質(zhì)的比熱容不一定僅是溫度的函數(shù)。由比熱容的定義，并考慮到工質(zhì)的物態(tài)方程可得到：由此可以看出，如果工質(zhì)的內(nèi)能不僅僅是溫度的函數(shù)時(shí)，則此工質(zhì)的比熱容也就不僅僅是溫度的函數(shù)了。4. 在圖上畫出定比熱容理想氣體的可逆定容加熱過(guò)程、可逆定壓加熱過(guò)程、可逆定溫加熱過(guò)程和可逆絕熱膨脹過(guò)程。答：圖中曲線1為可逆定容加熱過(guò)程；2為可逆定壓加熱過(guò)程；3為可逆定溫加熱過(guò)程；4為可逆絕熱膨脹過(guò)程。因?yàn)榭赡娑ㄈ菁訜徇^(guò)程容積v不變，過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能增加，所以為曲線1，從下向上。可逆定壓加熱過(guò)程有：所以此過(guò)程為過(guò)原點(diǎn)的射線2，且向上。理想氣體的可逆定溫加熱過(guò)程有： 所以為曲線3，從左到右?？赡娼^熱膨脹過(guò)程有：所以

14、為圖中的雙曲線4，且方向朝右（膨脹過(guò)程）。5. 將滿足空氣下列要求的多變過(guò)程表示在圖圖上 空氣升壓，升溫，又放熱； 空氣膨脹，升溫，又放熱；(此過(guò)程不可能) 的膨脹過(guò)程，并判斷、的正負(fù)； 的壓縮過(guò)程，判斷、的正負(fù)。答：（1）空氣升溫、升壓、又放熱有：此多變過(guò)程如圖所示，在pv圖上，此過(guò)程為沿著幾條曲線的交點(diǎn)A向上，即沿壓力和溫度增加的方向；在T-s圖上此過(guò)程為沿著幾條曲線的交點(diǎn)A向上。（2）空氣膨脹，升溫，又放熱有：此多變過(guò)程如圖所示，然而要想是過(guò)程同時(shí)滿足膨脹過(guò)程是不可能的。 （3）的膨脹過(guò)程，在pv圖上，膨脹過(guò)程體積增大，過(guò)程從幾條曲線的交點(diǎn)A向下；在Ts圖上，過(guò)程從幾條曲線的交點(diǎn)A向下。

15、此過(guò)程為放熱，對(duì)外做功，內(nèi)能減少。（4）的壓縮過(guò)程，在pv圖上，壓縮過(guò)程體積減小，過(guò)程從幾條曲線的交點(diǎn)A向上；在Ts圖上，過(guò)程從幾條曲線的交點(diǎn)A向上。此過(guò)程為放熱，外界對(duì)空氣做功，內(nèi)能增加。6. 在圖上，如何將理想氣體任意兩狀態(tài)間的熱力學(xué)能和焓的變化表示出來(lái)。答：理想氣體的內(nèi)能和焓都是溫度的單值函數(shù)，因此在圖上，定內(nèi)能和定焓線為一條平行于T軸的直線，只要知道初態(tài)和終態(tài)的溫度，分別在圖上找到對(duì)應(yīng)溫度下的定內(nèi)能和定焓直線，就可以確定內(nèi)能和焓的變化值。7. 凡質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元?dú)怏w，其摩爾分?jǐn)?shù)是否也一定較大？試舉例說(shuō)明之。答：根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系，有：從上式可以看出，對(duì)成分一定的混合氣體，分

16、母為常數(shù)，因此摩爾分?jǐn)?shù)取決于其質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾質(zhì)量的比值，對(duì)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元，如果摩爾質(zhì)量也很大，那么它的摩爾分?jǐn)?shù)可能并不大。8. 理想混合氣體的比熱力學(xué)能是否是溫度的單值函數(shù)？其是否仍遵循邁耶公式？答：不是。因?yàn)槔硐牖旌蠚怏w的比熱力學(xué)能為：其中xi是摩爾組分，而ui是溫度的單值函數(shù)，所以理想混合氣體的比熱力學(xué)能不僅是溫度的函數(shù)，還是成分的函數(shù)，或者說(shuō)對(duì)于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能僅是溫度的單值函數(shù)。其仍遵循邁耶公式，因?yàn)椋?. 有人認(rèn)為由理想氣體組成的封閉系統(tǒng)吸熱后，其溫度必定增加，這是否完全正確？你認(rèn)為哪一種狀態(tài)參數(shù)必定增加？答：不正確，因?yàn)閷?duì)于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能是僅是溫

17、度的單值函數(shù)，如果在過(guò)程中吸熱的同時(shí)對(duì)外作正功，當(dāng)作的正功大于吸熱量，其內(nèi)能必然減少，溫度必然降低。只有熵值必定增加，因?yàn)楦鶕?jù)克勞休斯不等式有:其中等號(hào)適用于可逆過(guò)程，不等號(hào)適用于不可逆過(guò)程，對(duì)于不可逆過(guò)程，T為熱源的溫度，由于溫度T恒大于零，所以當(dāng)過(guò)程為吸熱過(guò)程（）時(shí)，系統(tǒng)的熵必然增加。10. 圖317所示的管段，在什么情況下適合作噴管？在什么情況下適合作擴(kuò)圖3-17 思考題11附圖壓管？答：當(dāng)時(shí)，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸減小，即漸縮噴管；而當(dāng)時(shí)，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸增加，即漸擴(kuò)噴；而對(duì)于先縮后擴(kuò)的縮放噴管（也稱拉戈?duì)枃姽埽谧钚?/p>

18、截面處氣流的流速恰好等于當(dāng)?shù)芈曀佟Ｋ詫?duì)于亞聲速氣流，漸縮管適用于做噴管，漸擴(kuò)管適用于做擴(kuò)壓管，縮放管適用于做噴管；對(duì)于超聲速氣流，漸縮管適用于做擴(kuò)壓管，漸擴(kuò)管適用于做噴管。習(xí) 題3-1 解：設(shè)定熵壓縮過(guò)程的終態(tài)參數(shù)為，而定溫壓縮過(guò)程的終態(tài)參數(shù)為,根據(jù)給定的條件可知：又因?yàn)閮蓚€(gè)終態(tài)的熵差為，固有：所以有：對(duì)于定熵壓縮過(guò)程有：所以：3-2 解：設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為，閥門開(kāi)啟時(shí)氣體的參數(shù)為，閥門重新關(guān)閉時(shí)氣體的參數(shù)為，考慮到剛性容器有：，且。當(dāng)閥門開(kāi)啟時(shí)，貯氣筒內(nèi)壓力達(dá)到Pa，所以此時(shí)筒內(nèi)溫度和氣體質(zhì)量分別為：閥門重新關(guān)閉時(shí)，筒內(nèi)氣體壓力降為 Pa，且筒內(nèi)空氣溫度在排氣過(guò)程中保持不變，所以此時(shí)筒內(nèi)氣

19、體質(zhì)量為：所以，因加熱失掉的空氣質(zhì)量為：3-3 解：氣體可以看作是理想氣體，理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，選取絕熱氣缸內(nèi)的兩部分氣體共同作為熱力學(xué)系統(tǒng)，在過(guò)程中，由于氣缸絕熱，系統(tǒng)和外界沒(méi)有熱量交換，同時(shí)氣缸是剛性的，系統(tǒng)對(duì)外作功為零，故過(guò)程中系統(tǒng)的內(nèi)能不變，而系統(tǒng)的初溫為30，所以平衡時(shí)系統(tǒng)的溫度仍為30。設(shè)氣缸一側(cè)氣體的初始參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為，另一側(cè)氣體的初始參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為，重新平衡時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的總體積不變，所以先要求出氣缸的總體積。終態(tài)時(shí)，兩側(cè)的壓力相同，即，對(duì)兩側(cè)分別寫出狀態(tài)方程，聯(lián)立求解可得到終態(tài)時(shí)的壓力為：3-4 解：由于Ar可看作理想氣體，理想氣體的內(nèi)能時(shí)溫度的單值函數(shù)，過(guò)程

20、中內(nèi)能不變，故終溫，由狀態(tài)方程可求出終壓為：熵的變化為：3-5 解：由于活塞和氫氣側(cè)氣缸均是絕熱的，所以氫氣在過(guò)程中沒(méi)有從外界吸入熱量，可看可逆絕熱過(guò)程，所以氫氣的終溫為：根據(jù)狀態(tài)方程可得到終態(tài)時(shí)氫氣的體積：所以，空氣終態(tài)的體積為：故空氣的終溫為：把空氣和氧氣作為熱力學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得到外界加入的熱量為：3-6 解：選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的初壓為：當(dāng)去掉一部分負(fù)載，系統(tǒng)重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其終壓為：過(guò)程可看作可逆絕熱膨脹過(guò)程，所以：所以，活塞的上升距離為：3-7 解： 定溫：，由理想氣體的狀態(tài)方程可得到初終態(tài)的體積：所以氣體對(duì)外所作的功和吸收的熱量分別為： 定熵

21、：相當(dāng)于可逆絕熱過(guò)程，氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為：終溫為： n=1.2：為多方過(guò)程，根據(jù)過(guò)程方程可得到氣體的終溫為：氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為：37解：（1）如果放氣過(guò)程很快，瓶?jī)?nèi)氣體來(lái)不及和外界交換熱量，同時(shí)假設(shè)容器內(nèi)的氣體在放氣過(guò)程中，時(shí)時(shí)處于準(zhǔn)平衡態(tài)，過(guò)程可看作可逆絕熱過(guò)程，所以氣體終溫為：瓶?jī)?nèi)原來(lái)的氣體質(zhì)量為：放氣后瓶?jī)?nèi)氣體的質(zhì)量為：所以放出的氧氣質(zhì)量為：（2）閥門關(guān)閉后，瓶?jī)?nèi)氣體將升溫，直到和環(huán)境溫度相同，即,壓力將升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得到，最終平衡時(shí)的壓力為：（3）如果放氣極為緩慢，以至瓶?jī)?nèi)氣體與外界隨時(shí)處于熱平衡，即放氣過(guò)程為定溫過(guò)程，所以放氣后瓶?jī)?nèi)的氣體質(zhì)量為：故所

22、放的氧氣比的一種情況多。3-8 解：理想氣體可逆多變過(guò)程對(duì)外作的功和吸收的熱量分別為：兩式相除，并考慮到，可得到：由多方過(guò)程的過(guò)程方程可得到：所以有：把值帶入多方過(guò)程功的表達(dá)式中，可求出：所以有：310 解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，每小時(shí)產(chǎn)生煙氣的體積為：所以可得到煙囪出口處的內(nèi)直徑為：311解：因?yàn)榧俣ㄈ細(xì)饩哂欣硐霘怏w的性質(zhì)，查空氣平均比定壓熱容表得：所以過(guò)程中燃?xì)獾撵刈優(yōu)椋河捎陟販p少，對(duì)于可逆過(guò)程，熵減少意味著過(guò)程是放熱過(guò)程312 解：根據(jù)剛性容器A和彈性球B中氣體的初態(tài)參數(shù)，可求出A和B中包含的氣體質(zhì)量分別為：打開(kāi)閥門，重新平衡后，氣體溫度依然保持不變，球內(nèi)壓力（也即總壓力）和球的直徑成正

23、比，故設(shè)：帶入彈性球B的初始體積和壓力值可得到：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有：所以，球B終態(tài)的壓力和體積分別為：313 解：假設(shè)氣體的定壓和定容比熱容都是常數(shù)，首先計(jì)算此理想氣體的氣體常數(shù)和定壓、定容比熱容：所以其焓變和熵變分別為：3-14 解：設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為。 可逆絕熱膨脹：根據(jù)過(guò)程方程可得到終溫：氣體對(duì)外所作的功和熵變分別為： 氣體向真空自由膨脹：氣體對(duì)外不作功，且和外界無(wú)熱量交換，故內(nèi)能不變，由于理想氣體的內(nèi)能和焓均是溫度的單值函數(shù)，所以氣體溫度保持不變，焓也保持不變，即過(guò)程中氣體熵變?yōu)椋?-15 解：按定值比熱容計(jì)算：空氣可看作是雙原子分子氣體，故有：根據(jù)可逆絕熱過(guò)程的過(guò)程方

24、程，可得到終態(tài)壓力為：內(nèi)能和與外界交換的功量分別為：按空氣熱力性質(zhì)表的數(shù)據(jù)計(jì)算：查表得所以有：3-16 解：首先把標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的體積流量值轉(zhuǎn)換為入口狀態(tài)下和出口狀態(tài)下的體積流量值：轉(zhuǎn)化為質(zhì)量流量為：根據(jù)開(kāi)口系統(tǒng)的能量方程，忽略進(jìn)出口宏觀動(dòng)能和勢(shì)能的變化并考慮到氣體流動(dòng)時(shí)對(duì)外不作軸功，故有煙氣每小時(shí)所提供的熱量為：（1）用平均定壓質(zhì)量比熱容數(shù)據(jù)計(jì)算查表并通過(guò)插值可得到：所以有：（2）將空氣視為雙原子理想氣體，用定比熱容進(jìn)行計(jì)算所以有：3-17 解：混合后各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：折合分子量為：3-18 解：體積分?jǐn)?shù)等于摩爾分?jǐn)?shù)：體積流量為：3-19 解：根據(jù)混合理想氣體的狀態(tài)方程有：又因?yàn)椋郝?lián)立求解得到：3-20 解： 該未知?dú)怏w的氣體常數(shù)及摩爾質(zhì)量M：根據(jù)混合理想氣體狀態(tài)方程可得：氣體組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：所以未知?dú)怏w的氣體常數(shù)： 該未知?dú)怏w的分壓力：未知?dú)怏w為氮?dú)猓惹蟪鏊哪柗謹(jǐn)?shù)：所以氮?dú)獾姆謮簽椋?-21 解：理想氣體兩過(guò)程之間的熵差為：由于假設(shè)理想氣體的比熱容為常數(shù)，所以有：考慮到理想氣體多變過(guò)程（）的過(guò)程方程及定容比熱容和CV、Rg的關(guān)系：把上面三式帶入熵的表達(dá)式并整理可得：考慮到理想氣體多變過(guò)程（）的過(guò)程方程及定容比熱容和CV、Rg的關(guān)系：把上面兩式帶入熵的表達(dá)式并整理可得：3-22 解：在T-s圖上任意兩條定壓線之間的水平距離為，在相同的溫度T下，壓力分別為p1和