化工热力学教学课件思考题2(高教版)
2016化工热力学2课件(2)
S id
S S id
87C ,1.541MPa
id
27C ,0.1MPa
C d 360.15 id
300.15 p
ln T
1.541 0.1
V id T
PdP
H id
H H id
87C ,1.541MPa
id
27C ,0.1MPa
C dT 360.15 id
300.15 p
P
P0.6MPa,T 360 K
（360.15K，0.6MPa） （360.15K， pi MPa）
上一内容
下一内容
²回主目录
22
30
25
T 360.15K
Z
20
T P 104 15
P
10
5
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
P 求（87 ℃ ,1.541MPa）
T T0
CPd
ln T
P V dP P0 T P
dH方程：
dH
CPdT
V
T
V T
P
dP
H H0
T T0
CP dT
p p0
V
T
V T
P
dP
上一内容
下一内容
²回主目录
5
工程上常常借助于普遍化热容差图来计
算高压下真实气体的热容。
热容差的定义是： C p C（p T , p） C ip（d T , p）
H R T P Z dP
RT
0 T P P
Z
H R 360 .15 1 .541 T p dp
RT
0
《化工热力学》课件
通过改进热力学过程，可以提高产品的质量和产量，提升企业竞争力。
03
02
01
历史回顾
化工热力学起源于工业革命时期，随着科技的发展和工业的进步，逐渐形成一门独立的学科。
发展趋势
随着环保意识的提高和能源需求的增加，化工热力学将更加注重节能减排、资源循环利用和可再生能源的开发利用。
未来展望
总结词：熵增加
详细描述：热力学第二定律指出，在封闭系统中，自发过程总是向着熵增加的方向进行，即系统总是向着更加混乱无序的状态发展。这个定律对于化工过程具有重要的指导意义，因为它揭示了能量转换和利用的限制，以及不可逆过程的本质。
绝对熵的概念
总结词
热力学第三定律涉及到绝对熵的概念，它指出在绝对零度时，完美晶体的熵为零。这个定律对于化工过程的影响在于，它提供了计算物质在绝对零度时的熵值的方法，这对于分析化学反应的方向和限度具有重要的意义。同时，它也揭示了熵的物理意义，即熵是系统无序度的量度。
总结词
化工过程的能量效率是衡量化工生产经济效益的重要指标，通过提高能量效率，可以降低生产成本并减少环境污染。
能量效率是评价化工过程经济性和环境影响的重要参数。它反映了化工过程中能量转化和利用的效率。提高能量效率意味着减少能源的浪费，降低生产成本，同时减少对环境的负面影响。为了提高能量效率，需要采用先进的工艺技术和设备，加强能源管理，优化操作条件。
《化工热力学》PPT课件
xx年xx月xx日
目 录
CATALOGUE
化工热力学概述热力学基本定律化工过程的能量分析化工过程的热力学分析化工热力学的应用实例
01
化工热力学概述
提高能源利用效率
通过优化化工过程的热力学参数，可以降低能耗，提高能源利用效率。
化工热力学02第二章
vdW方程常数a、b的确定
（1） V 3 3V V 2 3V 2V V 3 0 c c c
V
3
(V Vc ) 0
3
bp c RT c pc
V
2
a pc
V
ab pc
0
p
RT V b
a V
2
以上两式中，同幂的系数必相等
3V c 3V c Vc
r p
4
r 4
2 2 cp c
T
4 4 Tc c
r 非极性； 0 r 0.5 10 强极性；弱极性 0.5 1 0 0非极性；5 10 强极性； . 0 . 5 10 r
6 6 r r r
6
压缩因子的物理意义
理想气体两个假定： （1）分子不占有体积 （2）分子之间没有作用力 反映实际气体与理想气体的偏离程度定义压缩因子：
超临界流体的应用
超临界萃取 超 临 界 聚 合 反 应
SCF
超临界中化学反应
超 细 颗 粒 及 薄 膜 材 料 制 备
超 临 界 流 体 萃 取 的 应 用
医药工业
中草药提取
酶，纤维素精制 金属离子萃取 烃类分离 共沸物分离 高分子化合物分离 植物油脂萃取 酒花萃取 植物色素提取 天然香料萃取
5、纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。
思考题：
对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力 的
（相同/不同）；一定温度下的泡点与露点，在p－T 图上是 的(重叠／分开) ，而在p-V图上是 泡点的轨迹称为 ，露点的轨迹称为 的(重叠／分开)， ，饱和汽、液相
化工热力学的教学课件
机械功、电功、化学功、表面功、磁功体系所
得的功（环境对体系做功）为正值，体系所失
的功（对环境做功）为负值。功不是体系的性
质，不是状态函数，而是和过程所经的途径有
关。在国际单位制中功的单位也用J表示。
第一章 绪 论
——名词、定义、基本概念
5 能、功和热
（3)热：从经验知道，一个热的物体和一个冷的
1593年：伽利略制造出第一只温度计
1784年：有了比热的概念
18世纪末：证明了热不是一种物质
1824年：卡诺提出了理想热机的设想
1738年：伯努利提出了第一个能量守恒实例
提出了热力学第一定律
1824年：焦耳测定了热功当量
第一章 绪 论
——化工热力学的发展简史
1850年：克劳休斯证明了热机效率，提出了热力学第
物体相接触，冷的变热了，而热的变冷了。说
明在它们之间有某种东西在相互传递着，人们
称这种东西为热。当热加到某体系以后，其贮
存的不是热，而是增加了该体系的内能。有人
形象化地把热比作雨，而把内能比作池中的水，
当体系吸热而变为其内能时，犹如雨下到池中
变成水一样体系吸热取正值，放热取负值。
第一章 绪 论
——名词、定义、基本概念
G等）表示。上述三个问题的解决离不开
热力学数据与物性数据
第一章 绪 论
——化工热力学的主要研究内容
提供热力学数据与物性数据：
但是，热力学的有效应用（如过程模
拟与放大），往往由于缺乏热力学基础
数据而发生困难。根据统计，现有十万
种以上的无机化合物和近四百万种有机
化合而热力学性质已研究得十分透彻的
化工热力学思考题
化工热力学思考题第一章绪论1、概括化工热力学的主要内容。
2、简述化工热力学的特点。
3、简述化工热力学的研究方法。
第二章流体的PVT关系1、在图中，请解释两相区中等温线的长度随着温度升高而缩短的原因，并由曲线定性说明温度、压力对气体和液体的影响。
2、立方型方程的含义指什么？分别说明在的物理意义。
、、时三个体积3、讨论方程的适用范围，在什么情况下可以利用体与饱和蒸汽的摩尔体积？4、说明三参数压缩因子图与普通化状态方程的适用范围。
5、试总结和比较各种第三章流体的热力学性质方程求出饱和液状态方程。
1、写出封闭系统中单组元流体热力学基本关系式及应用范围。
2、写出敞开系统中单组元流体热力学基本关系式及应用范围。
3、写出麦克斯韦关系式并讨论麦克斯韦关系式在化工热力学中的应用。
4、阐述求焓变和熵变的计算方法，并讨论其优缺点。
5、化工中常用的热力学性质图有哪几类？6、从水蒸气表上主要能查到哪些性质？第四章溶液的热力学性质1、你如何理解化学位。
4、在下列热力学量中，哪些有单位，哪些无单位，，，，，，，。
5、写出求液体混合物中组元的活度和活度系数表达式，并讨论其物理意义。
6、阐述选用标准态的两种惯例，标准态不同，是否影响逸度和活度的数值，为什么？第五章化工过程的能量分析1、举例说明有效能分析在化工生产中的意义。
2、试分析有用功、理想功和可逆功三者之间的关系。
第六章蒸汽动力循环和制冷循环1、试举例说明制冷在工业生产中的应用。
2、举例说明制冷原理。
3、如何提高制冷系数。
4、请示意画出制冷循环的图，并说明各线段代表什么过程。
5、蒸汽压缩制冷循环与吸收式制冷循环有何区别？6、举例说明什么情况下需要深冷，如何实现深冷过程。
第七章相平衡1、试举例说明相律的实际应用。
2、以二元物系为例，示意画出五种不同类型的汽液平衡相图（理想混合物，正负偏差物系，有最高和最低共沸物系），根据相图，说明其分离的难易。
3、试讨论关系式的应用条件及用途。
化工热力学第二章PPT课件
可求得Pc,Vc和Tc.
临界点处，等温线既是极值点 又是拐点
P 0 V TTc
2P V2
TTc
0
三.P-V-T关系
在单相区 f(P,V,T)=0 隐函数 显函数 V=V(P,T) P=P(V,T) T=T(P,V)
全微分方程：
◆实际应用以半经验半理论和纯经验的EOS为主。
● 状态方程的分类： 1、立方型状态方程 2、多常数状态方程 3、理论型状态方程
一.维里方程（Virial Equation）
• (1901年，荷兰Leiden大 学Onness)
• 由图2-3知，气相区，等 温线近似于双曲线，当 P↑时，V↓
• 1.方程的提出
dVV dTV dP TP PT
• 容积膨胀系 数
等温压缩系数
＝1 V
V T P k＝ 1 V
V P T
dVdT-kdP
V
当温度和压力变化不大时，流体的容积膨胀系 数和等温压缩系数可以看作常数，则有
lnV V1 2 (T 2-T1)-k(2P P1)
2.2 气体的状态方程
• 对1mol物质 f(P,V,T)=0
的模型之一。
EOS+CPig——>所有的热力学性质
纯物质的P-V-T图
一.P-T图
P
A
Pc
3液
相
固
相
2
1
B
密 流 区 C
气相
Tc T
1-2线 汽固平衡线（升华线） 2-3线 液固平衡线（熔化线） 2-c线 汽液平衡线（汽化线） C点临界点，2点三相点
P<Pc,T<Tc的区域，属汽体 P<Pc,T>Tc的区域，属气体 P＝Pc,T＝Tc的区域，两相性
化工热力学习题解答第二～四章PPT课件
n 2 8 2 0 0 1 2 5 8 .9 3 k m o l/h 1 .2 5 9 1 0 6 m o l/h
2 2 .4
习题
pc
3.394106
1.5576Pam6K0.5/mol2
b0.08664RTc 0.086648.314126.2
的体积为：
V 2 3 4 . 7 6 9 . 4 c m 3 / m o l 6 . 9 4 1 0 5 m 3 / m o l
查表得氮的临界参数为：
Tc126.2K pc3.394M Pa
Vc89.5cm 3/m ol 0.04
习题 解答
上一内容
下一内容
回主目录
23
a0.42748R2Tc2.5 0.427488.3142126.22.5
52299741861016741036例题例题上一内容下一内容回主目录上司的判断和决策在很大程度上是根据秘书的汇报作出来的汇报的内容是否真实汇报的数据是否准确汇报的用语是否恰当习习答答30010pa77315k理想气体110pa29815k理想气体pa77315k真实气体2997418610167410299741861016741037例题例题上一内容下一内容回主目录上司的判断和决策在很大程度上是根据秘书的汇报作出来的汇报的内容是否真实汇报的数据是否准确汇报的用语是否恰当习习ln112997ln418610167410ln773152997ln4186107731529815298153001674108314ln773152981577315500115463059455046154650460021kpmpa38例题例题上一内容下一内容回主目录上司的判断和决策在很大程度上是根据秘书的汇报作出来的汇报的内容是否真实汇报的数据是否准确汇报的用语是否恰当习习2626067506750010275001dbdt16160422042200830083005088500142420172017201390139013885001525207220722000016735001dbdt39例题例题上一内容下一内容回主目录上司的判断和决策在很大程度上是根据秘书的汇报作出来的汇报的内容是否真实汇报的数据是否准确汇报的用语是否恰当习习59450050885001001027002101388500100001673001437dbdbpbtbtrtdtdt5945001027002100001673006108dbdbdtdt40例题例题上一内容下一内容回主目录上司的判断和决策在很大程度上是根据秘书的汇报作出来的汇报的内容是否真实汇报的数据是否准确汇报的用语是否恰当习习hhhhhjmol0101767050781818sssssjmolkln5945005088002101388006395500141例题例题上一内容下一内容回主目录上司的判断和决策在很大程度上是根据秘书的汇报作出来的汇报的内容是否真实汇报的数据是否准确汇报的用语是否恰当习习答答3一容器内的液体水和蒸汽在1mpa压力下处于平衡状态质量为1kg
2024版化工热力学精ppt课件
化工热力学精ppt课件目录•化工热力学基本概念•流体的热物理性质•化工过程能量分析•相平衡与相图分析•化学反应热力学基础•化工热力学在工艺设计中的应用PART01化工热力学基本概念孤立系统与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统。
开放系统与外界既有能量交换又有物质交换的系统。
封闭系统与外界有能量交换但没有物质交换的系统。
热力学系统及其分类热力学基本定律热力学第零定律如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统也必定处于热平衡状态。
热力学第一定律热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第二定律不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
状态方程与状态参数状态方程描述系统或它的性质和本质的一系列数学形式。
将系统的物理性质用数学形式表达出来，即建立该系统各状态参数间的函数关系。
状态参数表征体系特性的宏观性质，多数指具有能量量纲的热力学函数（如内能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能）。
偏微分与全微分概念偏微分在多元函数中，函数对每一个自变量求导数，就是偏导数。
全微分如果函数z = f(x, y) 在(x, y) 处的全增量Δz = f(x + Δx, y + Δy) -f(x, y) 可以表示为Δz = AΔx + BΔy + o(ρ)，其中A、B 不依赖于Δx, Δy 而仅与x, y 有关，ρ = √[(Δx)2 + (Δy)2]，此时称函数z = f(x, y) 在点(x, y) 处可微，AΔx + BΔy 称为函数z = f(x, y) 在点(x, y) 处的全微分。
PART02流体的热物理性质基于实验数据的经验方法利用已有的实验数据，通过拟合、插值等数学手段，得到纯物质的热物理性质随温度、压力等条件的变化规律。
化工热力学课件第2章由体积数据求得热力学性质
T
dp
恒温下，
dH
H p
T
dp
dH TdS Vdp
H p
＝T T
S p
T
V
V
T
V T
p
dH
V
T
V
dp
T p T
S p
T
V T
p
dS
V
dp
T p T
H
p
V
T
V
dp
0
T p,nt
ni
H
i
U
p
V
T
V
dp
p 0 Vi
RT p
dp
p 0
Zi 1
dp p
Requirements:
（T, yi 恒定）
气体混合物 pVT ＝ EOS ＋ mixing rules
纯液体或纯固体的逸度
d lni
1 RT
Vi
RT p
dp
适用于气体和凝聚相， 但从压力0到p的凝聚相 不连续，需要分段积分
ln i
1 RT
f
c i
f
v i
ic
iv
第三段，凝聚相，压力从 饱和压力ps到p
lnic
1 RT
p ps
Vi
c
RT p
dp
1 RT
p ps
Vi
c
dp
ln
p ps
三段叠加的结果为：
lnic
ln
fis ps
1 RT
p ps
Vi
c
dp
ln
p ps
ln
fis p
1 RT
化工热力学思考题答案
化工热力学思考题答案第一章复习1、热力学的四个定律分别是什么？它们各表述了什么内容？有何作用？热力学第一定律：能量守恒与转化定律（揭示能量总量不变）热力学第二定律：熵增原理（揭示过程进行方向，条件和限度。
）热力学第三定律：绝对熵定律（揭示熵有绝对值）热力学第零定律：热平衡定律（测定温度和建立经验温标的基础）2、什么是状态函数？它有何特征？常见的热力学参数中哪些是状态函数？状态函数也是单调函数，用来描述状态的热力学性质，特征：经过一个变化后，其变化量等于终态与始态的差，即与路径无关，只与始末状态有关。
3、热与功是否是状态函数？它们的正负取值的规定是什么？功与热是过程函数，系统所得的功（环境对系统做功）为正值，所失的功（系统对环境做功）为负值。
系统吸热（环境对系统供热）为正值，系统放热（系统对环境供热）为负值。
4、热力学研究中常见的过程有哪几种？它们各有什么特点？可逆/不可逆过程，等温过程，等压过程，等熵过程，等容过程，绝热过程（绝热压缩/绝热膨胀过程），节流过程（等焓过程）。
5、化工热力学的研究方法主要有哪两种？它们分别从什么角度来研究问题？只要有宏观和微观的研究方法。
第二章复习1、什么是超临界流体？它有何特点？超临界流体：温度和压力都大于临界温度和临界压力的流体。
特点：流体的密度，溶解能力和传热系数，气体的低粘度和高扩散系数。
2、气体液化的必要条件是什么？制冷剂和液化气成分应如何选择？气化液的必要条件：必须把温度降到临界温度以下。
液化气成分的选择：加压后变成液体储于高压钢瓶里，打开减压阀后，即汽化。
制冷剂的选择依据物质的PVT关系。
3、理想气体与真实气体的区别是什么？在什么条件下可用理想气体状态方程？区别：理想气体分子间无作用力，分子本身不占有体积，低压下的真实气体可视为理想气体。
4、写出维里二项式方程，并说明其系数的物理意义。
在什么条件或范围下可应用维里方程？ B的物理意义：表示两个分子间的相互作用引起的真是气体与理想气体的偏差，使用于非极性和弱极性的气体.Z=1+BR/RT.5、常见的立方型状态方程有哪些？它是以什么方程为基础进行怎样修正得到的？它们的适用范围是什么？常见的多常数状态方程有哪些立方型状态方程，vdw,Rk,SRK,PR. 常见的多常数状态方程：vrial,BWR.MH. 注意：PK，SRK，BER，MH。
化工热力学Ⅱ(高等化工热力学)——第一章 绪论
CO2溶剂吸收分离
吸收溶剂必须具备的性能: 吸收溶剂必须具备的性能:
◆ CO2的溶解度大 ◆ 选择性好 ◆ 沸点高 无腐蚀, ◆ 无腐蚀,无毒性 ◆ 化学性能稳定 粘度小, ◆ 粘度小,扩散系数大
4 净松脂 purified pine gum 导热油 heat conduction oil 冷却水 3 cooling water 松节油 turpentine 1
2
松香 rosin 6 5
CO2或N2循环 CO2 or N2 circulation
7 1 3 5 7 气体加热炉 gas heating furnace 冷凝冷却器 condenser-cooler 2 4 6
Clean gas
VSA/ESA Column
VSA/TSA Column
Adsorbents
Fuel gas
Air
vacuum
Cooler
Nature gas
Boiler
CO2介孔分子筛吸附剂
利用其很大的比表面积和较大的孔容
CO2介孔分子筛吸附剂
表面接枝修饰的介孔材料 表面接枝胺基(diamine group) ,形成化学吸附位点 表面接枝胺基 硅基介孔材料在实际应用(例如作为催化剂载体) 硅基介孔材料在实际应用(例如作为催化剂载体) 中的一个很大问题是它的水热稳定性.有意思的是, 中的一个很大问题是它的水热稳定性.有意思的是, 介孔材料表面接枝后可以提高其水热稳定性,这可能 介孔材料表面接枝后可以提高其水热稳定性, 与所接枝的胺基基团与水分子形成某种弱化学作用, 与所接枝的胺基基团与水分子形成某种弱化学作用, 阻止了水分子与硅基材料的作用, 阻止了水分子与硅基材料的作用,从而使水热稳定性 提高. 提高.
《化工热力学》PPT课件
Chemical Engineering thermodynamic s
第四章 流体混合物的热力学性质
本章的学习目的: 通过本章的学习,掌握敞开体系
均相混合物的基本热力学关系及计算
枣庄学院 化学化工系
第四章 流体混合物的热力学性质
本章的知识点与重点
1、掌握变组成体系热力学性质间的关系 2、理解化学位、偏摩尔量、混合物的逸度及逸度系数
• 溶液的摩尔性质
M，如 U、H、S、G、V
• 偏摩尔性质 M i
• 纯组分的摩尔性质
，如 Ui、Hi、Si、Gi、Vi
Mi，如 Ui、Hi、Si、Gi、Vi
4.2 化学位和偏摩尔性质
（3）偏摩尔性质的计算 ⅰ解析法（截距法）
将
Mi
nM ni
T ,P ,n j
展开
Mi
M
n ni
T ,P,n
M ni
T
,P,n
M xk
T ,P,x
xk ni
n
j
j
j
(4-14)
4.2 化学位和偏摩尔性质
xk
nk n
x k n i
n j
n
n k n i
=0
nj
n
k
n n i
n2
=1 n j
xk ni
n
nk xk
n2
n
j
逐次代入 代入4-14 代入4-13
4.2 化学位和偏摩尔性质
M i
M
k i
xk
M xk
T ,P ,x ji ,k
二元体系
dM M1 M x2 dx2 或
M1
M
x2
化工热力学的教学课件2
第二章 流体的p-V-T关系
——气体的状态方程
（2）掌握理想气体气体状态方程需明确的三个问 题������ C. 应用理想气体状态方程时要注意R的单 位（第6页，表2-1）常用的是（SI制）������ 当T（K），P（Pa），V（m3/mol）时， R=8.314 J/mol K������ 当T（K），P（Pa），V（m3/kmol）时， R=8.314×103J/kmolK
第二章 流体的p-V-T关系
——气体的状态方程
（2）掌握理想气体气体状态方程需明确的 三个问题������
A.理想气体本身是假设的，实际上 是不存在的。但它是一切真实气体当 P→0时可以接近的极限，因而该方程可 以用来判断真实气体状态方程的正确程 度，即：真实气体状态方程在P→0时， 应变为PV=nRT
第二章 流体的p-V-T关系 ——气体的状态方程
应当注意，以T，V为自变量的状态方 程，虽然能方便地用以T，V为独立变量的 系统的性质计算，但也可以用于以T，p为
独立变量的系统的性质计算，只是计算时
需要先计算V（类似于数学上的求反函数）。 对于T，p为自变量的情况也是相似的。
第二章 流体的p-V-T关系 ——气体的状态方程
第二章 流体的p-V-T关系 ——纯物质的p-V-T关系
图2-3 纯物质的p-V图
第二章 流体的p-V-T关系 ——纯物质的p-V-T关系
第二章 流体的p-V-T关系 ——纯物质的p-V-T关系
对于纯物质而言，在单相区里， P-V-T三者之间存在着一定的函数关 系，用数学式表示为：(隐函数关系）
第二章 流体的p-V-T关系
——气体的状态方程
（2）掌握理想气体气体状态方程需明确的三个 问题������ B.低压下的气体（特别是难液化的N2，H2， CO，CH4，…），在工程设计中，在几十个 大气压（几个MPa）下，仍可按理想气体状态 方程计算P、V、T：而对较易液化的气体，如 NH3，CO2，C2H4（乙炔）等，在较低压力下， 也不能用理想气体状态方程计算。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2017/4/14
3/138
若bc为等温线，对理想气 体因
P2 dT s c P Rg ln 1 T P1
2
P
绝热线 b c a
ab、ac两过程的温度变化相同，它们熵 变的差别仅来源于终压力；又据图示， Pb> Pc> Pa，它们的熵变为负值，这种情 况下应有：sab >sac
2017/4/14
2/138
2如图所示，ab、ac为理想气体两个任意 吸热过程，b、c两点在同一可逆绝热线 上。试说明sab与sac中以哪个为大， 为什么？若b、c是在同一条等温线上情 况又如何？ 答：bc过程为可逆绝热膨 胀过程，有sb= sc，因此知 sab=sac
P 绝热线 b c a
2017/4/14
12/138
1kg空气被压缩后的熵变
s2 s1 c p ln T2 p 493 0.5 Rg ln 2 1.004ln 0.287ln 0.0368 kJ / kgK T1 p1 300 0.1
T
q
热源
0
q
T热源
s 2 s1
故为不可逆压缩过程
2017/4/14
14/138
解： 由闭口系能量方程
U Q W
本题取容器内水和金属棒为热力系，绝热， 不作外功，故
Q0
W 0
则
U 0
mw cwTw mm cmTm Tf mw cw mm cm
2017/4/14
U w U m 0
6kg 4.187kJ/(kg K) 295K 0.6kg 0.42kJ/(kg K) 800K 300.01K 6kg 4.187kJ/(kg K) 0.6kg 0.42kJ/(kg K)
工程热力学
能源与动力工程学院
2017/4/14
1
1. 什么是可逆过程？使系统实现可逆过程 的条件是什么？ 系统经历一个热力过程后若能沿原路经 回复到原来的状态，并且与之发生过相 互作用的外界也一一回复到原来的状态， 不遗留下任何变化，则此过程称作可逆 过程。 条件：准静（推动过程进行的势差无限 小）加无耗散。
1 2
s
2017/4/14
9/138
根据热力学第一定律，绝热过程的技术功 应等于过程的焓降，即h12，因此，作图方 法为：①过 1 作 P1 定压线；②过 2 作 T2 定温 线；定压过程12曲线与s轴之间所夹的面积 即为过程的技术功，亦即题给情况下涡轮 机输出的功。
T
P1
1 T2 2’
2
2017/4/14
2017/4/14
13/138
将一根m=0.6kg的金属棒投入mw=6kg的 水中，初始时金属棒的温度Tm=800K， 水的温度Tw =295K。比热容分别为Cm =0.42kJ/(kg.K)和Cw =4.187 kJ/(kg.K)， 试求：终温和金属棒、水以及它们组成 的孤立系的熵变。设容器绝热。
p
(1) n
T
n=0
(1)
n n=0
1
n=1 (2) n=k
1
n=1 (2)
n=k
v
2017/4/14
s
8/138
2.进入膨胀机时空气的状态为1，在膨胀机 中不可逆绝热膨胀作功至状态2（如图示）。 若空气可视为理想气体，且在膨胀机进、 出口处的动能差及重力位能差可忽略不计， 试在所给的T-s图上示出1kg空气流过涡轮 机时机器所输出的功，并写出作图的步骤 和方法。 T
m RgT 0.28710 (273.15 50)
3
0.086kg
Q mcP T 0.0861.004 (700 50) 57.4188 kJ
2017/4/14
11/138
2.空气经压气机被绝热压缩。压气机入口 处空气温度为27℃、压力为0.1MPa，出 口处压力为0.5MPa、温度为220℃。已知 空气的气体常数为0.287 kJ/(kg· K)，定压 比热为1.004 kJ/(kg.K) 。(1) 求生产1kg压 缩空气的耗功；(2) 试判断此压缩过程是 否可逆。 答：由稳态稳流能量方程式 q = (h2 – h1) + wt 得生产1kg压缩空气所耗的功 wc = – wt = (h2 – h1) – q = cp (t2 – t1) =193.87 kJ/kg
15/138
由金属棒和水组成的孤立系的熵变为 金属棒熵变和水熵变之和
Siso Sm S w
S m mm cm ln Tf Tm
Tf Tw
0.6kg 0.42kJ/ kg K ln
300.01K 0.2472kJ / K 800K
300.01K 0.4231 kJ /可压缩物质的 可逆过程才正确，因此该公式仅适用于 简单可压缩物质的可逆过程。
2017/4/14
6/138
4.在几种压缩过程中（绝热、定温、多 变），试分析哪一种过程消耗的功最小？
2017/4/14
7/138
1. 试在所给参数坐标图上定性地画出理想 气体过点1的下述过程(图中请标明四个基本 过程线)：1）压缩、升温、吸热的过程2） 膨胀、降温、吸热的过程。
10/138
s
1.一个活塞-气缸装置里有50℃，400kPa的 空气0.02m3。向其中加热直到温度达到 700℃。如果压力保持恒定，必须对空气加 多少热？假定比热为定值。空气的 cp=1.004kJ /( kg· K ), Rg＝0.287 kJ /( kg· K) 答： PV 400103 0.02
2017/4/14
4/138
3.热力学第一定律解析式有时分别写成下 列两种形式： q=u +w
q u Pdv 试讨论上述两式的适用范围。 1
2
答：第一个公式为热力学第一定律的最 普遍表达，原则上适用于不作宏观运动 的一切系统的所有过程；
2017/4/14
5/138
q u Pdv
S w mw cw ln
6.0kg 4.187kJ/ kg K ln
Siso 0.2472 kJ / K 0.4231 kJ / K 0.1738kJ /K
2017/4/14
16/138