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：

开口系统：

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

解：根据：

三、选择与外界无功量交换的闭口系统分析问题：

w

u q +∆=⎰+∆=2

1pdv

u q ⎰

+-=21

120)(pdv T T c q v ()()

cv net

2out out

2in

in

d /2/2Q E W h c gz m h c gz m δδδδ=++++-++s

f w z

g c

h q +∆+∆+∆=22

1

dp v h q ⎰

-∆=21

⎰

--=21

120)(vdp T T c q p W U Q +∆=⎰

=0dU

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：kg m A 1=

求：将隔板抽走后容器内空气温度及内能和熵的变化。

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：

四、开口系统能量方程：

稳流么？

可逆么？ 可逆么，理想气体么，比定压热容与温度无关么？ 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 水轮机

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-P 0dp

K

T bar p A A 3002==

A B

W U Q +∆=00==W Q 0=∆U K T T A 3002==12

1202121ln ln p p R T T c s m S g p -=∆=∆--2

1

2112==v v p p ()

()2

2cv net out in out in

d /2/2Q E W h c gz m h c gz m δδδδ=++++-++s f w z g c h q +∆+∆+∆=2

2

1

dp v h q ⎰

-∆=21

⎰

--=21

120)(vdp T T c q p t

w vdp =-⎰

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W u;(3)若活塞与气缸无摩擦，系统输出的有用功W u,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Q v=367.6kJ，同时输入搅拌功468.3kJ，该过程中气体的平均比热容为c p=1124J/(kg.K),c V=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

3、如图所示，BC为定焓线，工质为理想气体，试分析：（1）、（uB－uA）与（uC－uA）谁大谁小？

（2）、（sB－sA）与（sC－sA）谁大谁小？