第一章基本概念第一章基本概念習題11英制系統(tǒng)中采用華氏溫標，它規(guī)定在標準大氣壓（1）下純水的冰點是，汽點是，試推導華氏溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系。01325PA32F212F提示和答案華氏溫標和攝氏溫標定點不同，但分度規(guī)律相同，可得，F(xiàn)C9325TT。12英制系統(tǒng)中朗肯溫度與華氏溫度的關(guān)系為。已知熱力學絕對溫標及朗肯溫標在純水冰點的讀數(shù)分別是27315K和491；汽點的讀數(shù)分別是37315K和。1導出朗肯溫度和開爾文溫度的關(guān)系式；（2）開爾文溫標上絕對零度在朗肯溫標上是多少度RF45967TT67R67167R提示和答案朗肯溫標和華氏溫標的關(guān)系與攝氏溫標和熱力學溫標的關(guān)系相仿，故朗肯溫度和熱力學溫度也成比例，解得，R18KTTK0TK時。R0RT13設(shè)一新溫標，用符號表示溫度單位（它的絕對溫標是用表示溫度單位）。規(guī)定純水的冰點和汽點100和100。試求（1）該新溫標與攝氏溫標的關(guān)系；（2）若該溫標的絕對零度與熱力學溫標零度相同，則該溫標讀數(shù)為時，其絕對溫標讀數(shù)是多少NQN0N0NQ提示和答案（1）N100010001001000TTC5230610PA0231MPAPNC9100TT（2）QNC9100TTT常數(shù)常數(shù)K927315100T常數(shù)據(jù)題意，當TK0K時，故解得上式中常數(shù)235835代回原式得Q0QTQN235835TT時N0TQ2358385NT14直徑為1M的球形剛性容器，抽氣后真空度為7525MMHG，若當?shù)卮髿鉃?，求?）容器內(nèi)絕對壓力為多少PA；（2）容器表面受力多少N0101MPA提示和答案容器表面力為兩側(cè)壓力差與表面積的乘積?？山獾?，。69175PAP6126110NF15用型壓力計測量容器中氣體的壓力，在水銀柱上加一段水，則得水柱高1020MM，水銀柱高900MM，如圖124所示，若當?shù)卮髿鈮簽?55MMHG，求容器中氣體的壓力為多少MPA提示和答案表壓力為水柱和汞柱之和，解得。圖124題15附圖1第一章基本概念16容器中的真空度為，氣壓計上水銀柱高度為，求容器中的絕對壓力（以MPA表示）。如果容器中的絕對壓力不變，而氣壓計上水銀柱高度為，求此時真空表上的讀數(shù)（以MMHG表示）是多少V600MMHGP755MMBPB770MMP提示和答案容器中氣體絕對壓力是當?shù)卮髿鈮号c真空度的差，故；大氣壓力改變后真空表上的讀數(shù)為。00207MPAPV615MMHGP17用斜管壓力計測量鍋爐煙道煙氣的真空度（如圖124）管子的傾斜角30，壓力計中使用密度的煤油，斜管中液柱長度L200MM。當?shù)卮髿鈮毫?。求煙氣的真空度（以MMH30810KG/M32V745MMHGP2O表示）及絕對壓力（以PA表示）。圖125斜管壓力計提示和答案傾斜式壓力計上讀數(shù)即煙氣的真空度，故；煙氣絕對壓力。VSIN80981PAPLGV80MMHOP5BV2100483MMHO0985710PAPPP18壓力鍋因其內(nèi)部壓力和溫度比普通鍋高而縮短了蒸煮食物的時間。壓力鍋的蓋子密封良好，蒸汽只能從蓋子中間的縫隙逸出，在縫隙的上方有一個可移動的小柱塞，所以只有鍋內(nèi)蒸汽的壓力超過了柱塞的壓力后蒸汽才能逸出。蒸汽周期性逸出使鍋內(nèi)壓力近似可認為恒定，也防止了鍋內(nèi)壓力過高產(chǎn)生的危險。若蒸汽逸出時壓力鍋內(nèi)壓力應達到201KPA，壓力鍋蓋縫隙的橫截面積為4MM2，當?shù)卮髿鈮毫ζ骄鶠?01KPA，試求小柱塞的質(zhì)量。提示和答案蒸汽逸出時鍋內(nèi)表壓力即為由柱塞產(chǎn)生的壓力，柱塞質(zhì)量。00408KGM19容器被分隔成AB兩室，如圖127所示，已知當場大氣壓，氣壓表2讀為，氣壓表1的讀數(shù)，求氣壓表3的讀數(shù)（用MPA表示）。B01013MPAPE2004MPAPE10294MPAP提示和答案氣壓表2處于B室內(nèi)，故其當?shù)卮髿鈮簽锽室的壓力，解得。圖127題18附圖E30254MPAP110起重機以每秒2M的恒速提升總質(zhì)量為450KG的水泥塊，試求所需功率。提示和答案功率等于力與速度的乘積，恒速提升，加速度為零，解得。883KWP111電阻加熱器的電阻15，現(xiàn)有10A的電流流經(jīng)電阻絲，求功率。提示和答案電功率等于電阻和電流平方乘積15KWP。112氣缸中密封有空氣，初態(tài)為，緩慢脹到。（1）過程中31102MPA04MPV，3208MVPV保持不變；（2）過程中氣體先循3MPAM0405PV膨脹到，再維306MMV2第一章基本概念持壓力不變，膨脹到。分別求出兩過程中氣體作出的膨脹功。3208MV提示和答案過程可近似為可逆，21DWPV，1、2。455410JW501510JW113某種理想氣體在其狀態(tài)變化過程中服從NPV常數(shù)的規(guī)律，其中N是定值，P是壓力；V是比體積。試據(jù)導出氣體在該過程中做功為21DWPV111211/1NNPVWPPN提示和答案122211211111111NNNNNNPVPPVDVWPDVDVPVVVNL。114測得某汽油機氣缸內(nèi)燃氣的壓力與容積對應值如下表所示，求燃氣在該膨脹過程中所作的功。P/MPA165510690724050003960317024501930103V/CM3114711638724581327744096849161573556554870464提示和答案膨脹過程的功可用過程線下的面積表示，該面積近似等于若干矩形面積累加，即，21DWPVPV，解得3047JW。115有一絕對真空的鋼瓶，當閥門的打開時，在大氣壓的作用下有體積為的空氣被輸入鋼瓶，求大氣對輸入鋼瓶的空氣所作功為多少50101310PAP301M提示和答案設(shè)想體積為的空氣系統(tǒng)邊界上壓力恒為大氣壓力，故。301M1013KJW116某種氣體在氣缸中進行一緩慢膨脹過程。其體積由01M3增加到025M3。過程中氣體壓力循3MPAM02404PV變化。若過程中氣缸與活塞的摩擦保持為1200N；當?shù)卮髿鈮毫?1MPA；氣缸截面積為01M2，試求（1）氣體所作的膨脹功W；（2）系統(tǒng)輸出的有用功；（3）若活塞與氣缸無摩擦，系統(tǒng)輸出的有用功。UWU,REW提示和答案活塞移動距離2115MVVLA。（1）氣體膨脹作功、摩擦耗功22611D02404D0025510JWPVVV“180WFLJ、氣體膨脹排拆大氣功；（2）有用功；（3）有用功。6021001510JWPVVU“8700JWWWWU,RE10500JWWW117某蒸汽動力廠加入鍋爐的每1MW能量要從冷凝器排出058MW能量，同時水泵要3第一章基本概念消耗002MW功，求汽輪機輸出功率和電廠的熱效率。提示和答案汽輪機輸出功率為循環(huán)凈功加水泵消耗的功率；電廠的熱效率為循環(huán)凈功與循環(huán)吸熱量之比，。T044MWP042T118汽車發(fā)動機的熱效率為35，車內(nèi)空調(diào)器的工作性能系數(shù)為3，求每從車內(nèi)排除1KJ熱量消耗燃油能量。提示和答案空調(diào)器耗功/CWQ由汽車發(fā)動機輸出功1TWQ，解得。10952KJQ119據(jù)統(tǒng)計資料，某地各發(fā)電廠平均發(fā)1KWHNULL的電耗標煤372G，若標煤的熱值是，試求電廠平均熱效率29308KJ/KGT是多少提示和答案電廠平均熱效率為循環(huán)凈功與循環(huán)吸熱量之比，。330T120某空調(diào)器輸入功率15KW需向環(huán)境介質(zhì)輸出熱量51KW，求空調(diào)器的制冷系數(shù)。提示和答案制冷系數(shù)為單位時間制冷量與輸入功率的比值，24。121某房間冬季通過墻壁和窗子向外散熱70000，房內(nèi)有2只40W電燈照明，其他家電耗電約100W，為維持房內(nèi)溫度不變，房主購買供暖系數(shù)為5的熱泵，求熱泵最小功率。KJ/H提示和答案家電耗電轉(zhuǎn)化為熱能，故熱泵單位時間供暖為通過墻壁和窗子向外散熱和所有家電耗電之差，解得。385KWP122一所房子利用供暖系數(shù)為21熱泵供暖維持20，據(jù)估算室外大氣溫度每低于房內(nèi)溫度1，房子向外散熱為08KW，若室外溫度為10，求驅(qū)動熱泵所需的功率。提示和答案為維持房子內(nèi)溫度需使散熱與熱泵供熱平衡，所以1143KWP。123若某種氣體的狀態(tài)方程為GPVRT，現(xiàn)取質(zhì)量1KG的該種氣體分別作兩次循環(huán)，如圖128中循環(huán)1231和循環(huán)4564所示，設(shè)過程12和過程45中溫度不變都等于，過程23和56中壓力不變，過程31和46中體積不變。又設(shè)狀態(tài)3和狀態(tài)6溫度相等，都等于ATBT。試證明兩個循環(huán)中1KG氣體對外界所作的循環(huán)凈功相同。提示和答案循環(huán)1231和循環(huán)4564中過程12和45都是等溫過程，據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，ATTGPVRT，圖128習題125附圖可知GGARTRTPVV，2211GA212GA1DDLNVVVVRTVWPVVRTVV；同理345GA4LNVWRTV。根據(jù)已知條件V，13V4632652536ABVVPPPPTTTTTT，得4第一章基本概念G2A223132G3RTTVVPVVTPRTB；同理54BVTVTA，即5214VVVV，1245WW。表明1KG工質(zhì)在12和45過程中作出的膨脹功相同。過程23和56都是等壓過程，同樣，232323322GBAWPVVPVPVRTT56GBAWRTT，即。過程31和64中V不變，故功為零。綜上兩循環(huán)的凈功相等，即2356WW。NET1231122331455664NET4564WWWWWWWW，5第二章熱力學第一定律第二章熱力學第一定律習題21一輛汽車1小時消耗汽油341升，已知汽油發(fā)熱量為，汽油密度。測得該車通過車輪出的功率為64KW，試求汽車通過排氣，水箱散熱等各種途徑所放出的熱量。44000KJ/KG3075G/CM提示和答案汽車通過排氣，水箱散熱等散發(fā)熱量為汽油總發(fā)熱量與通過車輪出的功率之差，解得。OUT894900KJ/HQ22質(zhì)量為1275KG的汽車在以60000M/H速度行駛時被踩剎車止動，速度降止20000M/H，假定剎車過程中05KG的剎車帶和4KG鋼剎車鼓均勻加熱，但與外界沒有傳熱，已知剎車帶和鋼剎車鼓的比熱容分別是11KJ/KGK和046KJ/KGK，求剎車帶和剎車鼓的溫升。提示和答案汽車速度降低，動能轉(zhuǎn)化為剎車帶和剎車鼓的熱力學能，。21659CTTO231KG氧氣置于圖214所示氣缸內(nèi)，缸壁能充分導熱，且活塞與缸壁無磨擦。初始時氧氣壓力為05MPA，溫度為27，若氣缸長度2，活塞質(zhì)量為10KG。試計算拔除釘后，活塞可能達到最大速度。L提示和答案氣體輸出的有用功轉(zhuǎn)化為活塞動能，可逆過程對外界作功最大，故按可逆定溫膨脹計算功，。2877M/SC24氣體某一過程中吸收了50J的熱量，同時，熱力學能增加84J，問此過程是膨脹過程還是壓縮過程對外作功是多少J提示和答案取氣體為系統(tǒng)，據(jù)閉口系能量方程式，解得外界對氣體作功34J。圖214習題23附圖QUW25在冬季，工廠車間每一小時經(jīng)過墻壁和玻璃等處損失熱量，車間中各種機床的總功率是375KW，且最終全部變成熱能，另外，室內(nèi)經(jīng)常點著50盞100W的電燈，若使該車間溫度保持不變，問每小時需另外加入多少熱量6310KJ提示和答案車間內(nèi)產(chǎn)生的熱量等散失的熱量車間保持溫度不變，解得。1632000KJQ補26夏日，為避免陽光直射，密閉門窗，用電扇取涼，若假定房間內(nèi)初溫為28，壓力為01，電扇的功率為006KW，太陽直射傳入的熱量為01KW，若室內(nèi)有三人，每人每小時向環(huán)境散發(fā)的熱量為4187KJ，通過墻壁向外散熱1800，試求面積為，高度為30M的室內(nèi)空氣每小時溫度的升高值，已知空氣的熱力學能與溫度關(guān)系為MPAKJ/H215M6第二章熱力學第一定律K072KJ/KGUT。提示和答案室內(nèi)門窗密閉，近似假定空氣總質(zhì)量不變，據(jù)能量守恒，解得。086KT27有一飛機的彈射裝置，如圖215，在氣缸內(nèi)裝有壓縮空氣，初始體積為，終了體積為，飛機的發(fā)射速度為61，活塞、連桿和飛機的總質(zhì)量為2722KG。設(shè)發(fā)射過程進行很快，壓縮空氣和外界間無傳熱現(xiàn)象，若不計摩擦圖215習題27附圖3028M3099MM/S力，求發(fā)射過程中壓縮空氣的熱力學能變化。提示和答案取壓縮空氣為系統(tǒng)，且202122MWPVVC，解得。3513510JU28如圖216所示，氣缸內(nèi)空氣的體積為，溫度為17。初始時空氣壓力為，環(huán)境大氣壓力，彈簧呈自由狀態(tài)?，F(xiàn)向空氣加熱，使其壓力升高，并推動活塞上升而壓縮彈簧。已知活塞面積為，彈簧剛度為，空氣圖216習題28附圖30008M01013MPAB01MPAP2008M40000N/MK熱力學能變化關(guān)系式為KJ/KGK0718UT。試求，使氣缸內(nèi)空氣壓力達到所需的熱量。015MPA提示和答案初始時彈簧呈自由狀態(tài)，利用力平衡求得活塞質(zhì)量1B1061KGGPPAM活。據(jù)空氣質(zhì)量進而得3A97310KGM101MVHA。終態(tài)時的力平衡2BG2PPAMKX活解得，于是解得、200974MX32200158MVAHX222G84826KAPVTMR，。因21390KJVUMCTTBGMKXPPA活，所以22BGD098KJAMKXWPAXA活，488KJQUW。29有一橡皮球，當其內(nèi)部氣體的壓力和大氣壓相同，為0時呈自由狀態(tài)，體積為。氣球受火焰照射而受熱，其體積膨脹一倍，壓力上升為，設(shè)氣球的壓力與體積成正比。試求（1）該過程中氣體作的功；（2）用于克服橡皮氣球彈力所作的功，若初始時氣體溫度為17，求球內(nèi)氣體吸熱量。已知該氣體的氣體常數(shù)，1MPA303M015MPAG287J/KGKR7第二章熱力學第一定律其熱力學能KJ/KGK072UT。提示和答案據(jù)題意0PPPKVB，初、終態(tài)壓力及體積確定PPV，利用解得；克服橡皮氣球彈力所作的功和排斥大氣功等于過程中氣體作的功，得；據(jù)閉口系能量方程解得21DWPV375KJW75KJW彈1881KJQ。210空氣在某壓氣機中被壓縮，壓縮前空氣的參數(shù)是，101MPAP310845MKGV。壓縮后的參數(shù)是，201MPAP320175MKGV。設(shè)在壓縮過程中每KG空氣的熱力學能增加1465KJ同時向外放出熱量50KJ。壓氣機每分鐘產(chǎn)生壓縮空氣10KG。求（1）壓縮過程中對每KG氣體所作的體積變化功；（2）每生產(chǎn)1KG的壓縮空氣所需的功（技術(shù)功）；（3）帶動此壓氣機要用多大功率的電動機提示和答案（1）壓縮過程中氣體為閉口系，據(jù)能量方程求得1965KJ/KGW；（2）壓氣機是開口系，生產(chǎn)1KG空氣需要的是技術(shù)功。由開口系能量方程得；（3）壓氣機生產(chǎn)壓縮空氣TWT252KJ/KGW1KG/S6，故帶動壓氣機的電機功率為42KWP。211某建筑物的排氣扇每秒能把25KG/S壓力為98KPA，溫度為20的空氣通過直徑為04M的排氣孔排出，經(jīng)過排氣扇后氣體壓力升高50MMH2O，但溫度近似不變，試求排氣扇的功率和排氣速度。提示和答案排氣扇前后質(zhì)量流量相同，但比體積變化，故流速改變，列穩(wěn)定流動能量方程22F1F21122GG0QMMCCQQHZQHZP0365KWP解得。212進入蒸汽發(fā)生器中內(nèi)徑為30MM管子的壓力水參數(shù)為10MPA、30，從管子輸出時參數(shù)為9MPA、400，若入口體積流量為3L/S，求加熱率。已知，初態(tài)時、；終態(tài)時。1348KJ/KGH300010M/KGV331175KJ/KG00299M/KGHV、提示和答案管截面積242706910M4DA，據(jù)質(zhì)量流量向等可得進出口流速，而2221F2F1189722KW2MQHHCC。213某蒸汽動力廠中鍋爐以的蒸汽供入蒸汽輪機。進口處壓力表上讀數(shù)是，蒸汽的焓是344。蒸汽輪機出口處真空表上的讀數(shù)是，出口蒸汽的焓是，汽輪機對環(huán)境散熱為。求（1）進、出口處蒸汽的絕對壓力，（當場大氣壓是101325PA）；（2）不計進、出口動能差和位能差時汽輪機的功率；（3）40T/H9MPA1KJ/KG00974MPA2248KJ/KG568110KJ/H8第二章熱力學第一定律進口處蒸汽為70M/S，出口處速度為140M/S時對汽輪機的功率有多大的影響；（4）蒸汽進出、口高度并差是16M時，對汽輪機的功率又有多大影響提示和答案（1）、；（2）功率1E,1B91MPAPPP22BV,20392510MPAPPP130667KW3600TWP；（3）計及動能差22F2F112985KW2MIMQPQHCC；（4）計及位能差?！?30669KWIMMPQHQGZ214500KPA飽和液氨進入鍋爐加熱成干飽和氨蒸氣，然后進入壓力同為500KPA的過熱器加熱到275K，若氨的質(zhì)量流量為0005KG/S，求鍋爐和過熱器中的換熱率。已知氨進入和離開鍋爐時的焓分別為，氨離開過熱器時的焓為。123962KJ/KG“2232KJ/KGHHHH、251KJ/KGH提示和答案氨在鍋爐和過熱器中過程均近似為定壓過程，換熱量等于焓差。，。G0865KW0991KWS215向大廈供水的主管線在地下5M進入時，管內(nèi)壓力600KPA。經(jīng)水泵加壓，在距地面150M高處的大廈頂層水壓仍有200KPA，假定水溫為10，流量為10KG/S，忽略水熱力學能差和動能差，假設(shè)水的比體積為0001M3/KG，求水泵消耗的功率。提示和答案對整個水管系統(tǒng)列穩(wěn)定流動能量方程，由于水的密度較大，且有較大的高差，不能忽略位能的變化，得112KWP。216用一臺水泵將井水從6M深的井里泵到比地面高30M的水塔中，水流量為，水泵耗功是12KW。冬天井水溫度為35，為防止冬天結(jié)冰，要求進入水塔的水溫不低于4。整個系統(tǒng)及管道均包有一定厚度的保溫材料，問是否有必要在管道中設(shè)置加熱器如有必要的話需加入多少熱量設(shè)管道中水進、出口動能差可忽略不計；水的比熱容取定值且水的焓差325M/H4187KJ/KGKPCPHCT，水的密度取。31000KG/M提示和答案同題219，有必要加入加熱器，加熱量最小為。41810KJQ217一種工具利用從噴嘴射出的高速水流進行切割，若供水壓力200KPA、溫度20，噴嘴內(nèi)徑為0002M，射出水流溫度20，流速1000M/S，假定噴嘴兩側(cè)水的熱力學能變化可略去不計，求水泵功率。已知，在200KPA、20時水的比體積。30001002M/KGV提示和答案水流的質(zhì)量流量F3135KG/SVMQCAQVV，穩(wěn)定流動能量方程22F1F21122S0CCQHGZHGZW9第二章熱力學第一定律據(jù)題意，所以121220QTTUUZ、1Z2F2221150K2SCWPVPVJ/G，于是。15672KWMSPQW218一剛性絕熱容器，容積為，原先裝有壓力為、溫度為21的空氣?，F(xiàn)將與此容器連接的輸氣管道閥門打開，向容器充氣。設(shè)輸氣管道內(nèi)氣體的狀態(tài)參數(shù)保持不變，。當容器中壓力達到02MPA時，閥門關(guān)閉。求容器內(nèi)氣體到平衡時的溫度。設(shè)空氣可視為理想氣體，其熱力學能與溫度的關(guān)系為30028MV01MPA07MPA21CPT，KJ/KGK072UT；焓與溫度的關(guān)系為KJ/KGK1005HT。提示和答案取剛性容器為控制體，則22CVF2F2221F111I11DQEHCGZMHCGZMW據(jù)題意、0QI0W20M12F2C和21GZZ可忽略不計，積分有CVININEHM，而、所以CVEUIN21MMM2211IN21MUMUHMMIN2111IN2111222PVVCTMMMCTHMMMUTMCMCV（A）且222G22195PVMRTT（B）聯(lián)立求解式（A）、（B）得，。200571KGM234269KT219醫(yī)用氧氣袋中空時是扁平狀態(tài)，內(nèi)部容積為零。接在壓力為14MPA，溫度為17的鋼質(zhì)氧氣瓶上充氣。充氣后氧氣袋隆起，體積為，壓力為。由于充氣過程很快，氧氣袋與大氣換熱可以忽略不計，同時因充入氧氣袋內(nèi)氣體質(zhì)量與鋼瓶氣體內(nèi)質(zhì)量相比甚少，故可以認為鋼瓶內(nèi)氧氣參數(shù)不變。設(shè)氧氣可作為理想氣體，其熱力學能和焓可表示為30008M015MPAKJ/KGKKJ/KGK06570917UTH，T，理想氣體服從。求充入氧氣袋內(nèi)氧氣的質(zhì)量GPVMRT提示和答案開系能量方程22FFCVOUTINIDCCQEHGZMHGZMW0，簡化為。因且氧氣袋內(nèi)氧氣質(zhì)量即充入氧氣的質(zhì)量，積分整理得，結(jié)合解得、。ININID0UHMWI0DWPV22IN02MUHPV222G2PVMRT231320KT200147KGM10第二章熱力學第一定律220兩個體重都是80KG的男子每天吃同樣的食物，完成相同的工作，但A每天上下班步行60MIN，而B則每天駕駛汽車20MIN上下班，另40MIN用于看電視，試確定100工作日后這兩人的體重差。提示和答案比較A比B多消耗能量，得100工作日后兩人的體重差。404KGM221一間教室通過門窗散發(fā)熱量25000KJ/H，教室內(nèi)有30名師生，15套電子計算機，若每人散發(fā)的熱量是100W，每臺計算機功率120W，為了保持室內(nèi)溫度，是否有必要打開取暖器提示和答案取室內(nèi)空氣為系統(tǒng)，0W，為保持溫度不變需打開取暖器補充熱量214KWQ。222一位55KG的女士經(jīng)不住美味的誘惑多吃了025L冰激凌，為了消耗這些額外的冰激凌的能量她決定以72KM/H的速度步行55KM回家，試確定她能否達到預期目的提示和答案步行消耗的熱量11183KJQ與冰激凌提供的熱量相當，所以她基本上能達到預期目的。1150KJQ11第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)習題31已知氮氣的摩爾質(zhì)量M281103KG/MOL，求1的氣體常數(shù)R2NG；2標準狀態(tài)下的比體積V和密度2N00；3標準狀態(tài)1M的質(zhì)量M；4P01MPA，T500時的比體積V和密度32N0N2；5上述狀態(tài)下的摩爾體積。MV提示和答案GRMR，標準狀態(tài)時氣體體積為。解得；標準狀態(tài)下、；P01MPA，T500時、；。3322410M/MOL2G,N0297KJ/KGKR23N08M/KGV23N125KG/M0125KGM32296M/KGV304356KG/M233M,N642910M/MOLV32壓力表測得儲氣罐中丙烷的壓力為44MPA,丙烷的溫度為120，問這時比體積多大若要儲氣罐存1000KG這種狀態(tài)的丙烷，問儲氣罐的體積需多大38CH提示和答案假設(shè)題示狀態(tài)滿足理想氣體狀態(tài)方程式求得。31688MV33供熱系統(tǒng)矩形風管的邊長為100175MM，40、102KPA的空氣在管內(nèi)流動，其體積流量是00185M3/S，求空氣流速和質(zhì)量流量。提示和答案處于平衡態(tài)的氣體在流動狀態(tài)下同樣滿足理想氣體的狀態(tài)方程，此時狀態(tài)方程形式為，解得、。GVMPQQRTF106M/SC0020KG/S34一些大中型柴油機采用壓縮空氣啟動，若啟動柴油機用的空氣瓶體積V03M3，內(nèi)裝有，的壓縮空氣，啟動后瓶中空氣壓力降低為，求用去空氣的質(zhì)量。18MPAP1303KT2046MPAP2303KT提示和答案使用前后瓶中空氣滿足理想氣體狀態(tài)方程，用去空氣。121173KGMM35空氣壓縮機每分鐘從大氣中吸入溫度B17CT，壓力等于當?shù)卮髿鈮毫Φ目諝?2M，充入體積為V1M的儲氣罐中。儲氣罐中原有空氣的溫度，表壓力，參見圖316。問經(jīng)過多長時間儲氣罐內(nèi)氣體壓力才能提高到，溫度B750MMHGP33117CTE1005MPAP207MPAP250CT12第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)提示和答案利用氣體的狀態(tài)方程式得充氣前后儲氣罐里空氣質(zhì)量GPVMRT11G1G51721PVMRTR、22G2G216718PVMRTR壓氣機吸入空氣的質(zhì)量流量可由體積流率計算，ININBGING6896VMPQQRTR。由質(zhì)量守恒得充氣時間，。圖316習題35附圖21INMQMM4。2393MIN36鍋爐燃燒需要的空氣量折合標準狀態(tài)為5000，鼓風機實際送入的是溫度為、表壓力為150MMHG的熱空氣。已知當?shù)卮髿鈮毫?。設(shè)煤燃燒后產(chǎn)生的煙氣量與空氣量近似相同，煙氣通過煙囪排入上空，已知煙囪出口處煙氣壓力為溫度。要求煙氣流速為。求（1）熱空氣實際狀態(tài)的體積流量Q；（2）煙囪出口內(nèi)直徑的設(shè)計尺寸，參見圖317。圖317習題36附圖3M/H250CB756MMHGP201MPAP2480KTF3M/SC,INV提示和答案鼓風機實際送入的空氣并非標準狀態(tài)，故須利用質(zhì)量守恒折合為相應的氣體狀態(tài)，解得熱空氣實際狀態(tài)的體積流量，煙囪出口截面積為。3IN79627M/HVQD1025M37煙囪底部煙氣的溫度為，頂部煙氣的溫度為100，若不考慮頂、底部兩截面間壓力微小的差異，欲使煙氣以同樣的速度流經(jīng)此兩截面，求頂、底部兩截面面積之比。250CC提示和答案利用煙囪頂、底部兩截面上質(zhì)量流量相同得到兩截面上體積流量關(guān)系，進而解得2111AA38截面積的氣缸內(nèi)充有空氣，活塞距底面高度H10CM，活塞及負載的總質(zhì)量是195KG（見圖320）。已知當?shù)卮髿鈮毫Γh(huán)境溫度為，氣缸內(nèi)空氣外界處于熱力平衡狀態(tài)，現(xiàn)將其負載取去100KG，活塞將上升，最后與環(huán)境重新達到熱力平衡。設(shè)空氣可以通過氣缸壁充分與外界換熱，達到熱力平衡時，空氣的溫度等于環(huán)境大氣的溫度。求活塞上升的距離，圖318習題38附圖2100CMA0771MMHGP027CT13第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)空氣對外作出的功以及與環(huán)境的換熱量。提示和答案負載取走前氣缸內(nèi)氣體的初始狀態(tài)為11B0294MPAMGPPA、。取走負載后，重新建立熱力平衡時，氣缸內(nèi)壓力與溫度等于外界的壓力與溫度，33110MV22B0196MPAMGPPA、3312121510MPVVP，上升距離5CMH。氣缸內(nèi)氣體由狀態(tài)1到狀態(tài)2，其間經(jīng)過的是非準平衡過程，所以不能用21DWPV求解過程功，但氣缸內(nèi)氣體所做的功等于克服外力的功，故。因為是理想氣體，TT必有U，所以。298JWPAH21U2198JQW39空氣初態(tài)時，經(jīng)某一狀態(tài)變化過程被加熱到，這時。求1KG空氣的11480K02MPATP，21100KT205MPAP1212UUUHHH、。1按平均質(zhì)量熱容表；2按空氣的熱力性質(zhì)表；3若上述過程為定壓過程，即，問這時的1480KT21100KT1202MPAPP1212UUUHHH、有何改變4對計算結(jié)果進行簡單的討論為什么由氣體性質(zhì)表得出的、與平均質(zhì)量熱容表得出的U、不同兩種方法得出的是否相同為什么UHHU，H提示和答案（1）由附表查出207C0C10125KJ/KGK|PC、827C0C10737KJ/KGK|PC。故、207C207CG0C0C07255KJ/KGK|VPCCR827C827CG0C0C07867KJ/KGK|VPCCR。，207C827C11220C0C1502KJ/KG6506KJ/KG|VVUCTUCT、5004KJ/KGU、，207C110C2096KJ/KG|PHCT827C220C8879KJ/KG|PHCT6783KJ/KGH（2）利用空氣的熱力性質(zhì)表查得，由定義，、，1248449KJ/KG116295KJ/KGHH，11G134673KJ/KGUHRT284725KJ/KGU50052KJ/KGU、67846KJ/KGH。（3）理想氣體的只是溫度的函數(shù)，與壓力的大小無關(guān)，所以UH、UH、不會改變；（4）用氣體性質(zhì)表得出的U是以0K為計算起點，用比熱容表求得的是以為計算起點，故值不同，但兩種方法得出的H、UH、0CUH、UH、相同。310體積的密閉容器中裝有、06的氧氣，加熱后溫度升高到305MV27CMPA14第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)327C，求加熱量1按定值比熱容；2按平均熱容表；3按理想氣體狀態(tài)的比熱容式；4按平均比熱容直線關(guān)系式；5按氣體熱力性質(zhì)表。VQ提示和答案參見題310。（1）、（2）、（3）、4。80827KJVQ80559KJVQ80595KJVQ80534KJVQ311某種理想氣體初態(tài)時經(jīng)過放熱膨脹過程，終態(tài)，過程焓值變化，已知該氣體的質(zhì)量定壓熱容，且為定值。求（1）熱力學能變化量；（2）比定容熱容和氣體常數(shù)311520KPA01419MPV，2170KPAP3202744MV6795KJH520KJ/KGKPCGR。提示和答案（1）；（2）定值熱容時，所以4081KUHPVJVUMCTPHMCT3123KJ/KGK/PVCCHU、G2077KJ/KGKPVRCC。3122KG理想氣體，定容下吸熱量同時輸入攪拌功4683KJ（見附圖）。該過程中氣體的平均比熱容為C3676KJVQ1P124J/KGK，已知初態(tài)溫度為T934J/KGKVC1280CS，求（1）終態(tài)溫度；（2）熱力學能、焓、熵的變化量2TUH、。圖319習題312附圖提示和答案氣體吸入的熱量和輸入的功轉(zhuǎn)換為氣體的熱力學能。（1）T，（2）、。272748CO1V100594KJH11075KJ/KS3135G氬氣初始狀態(tài)，T，經(jīng)歷一個熱力學能不變的過程膨脹到體積V，氬氣可作為理想氣體，且熱容可看作為定值，求終溫T、終壓106MPAP1600K2322P及總熵變。S提示和答案氬氣可看為理想氣體，熱力學能只是溫度的函數(shù)，故T、。2600K620210PAP311410KJ/KS3141KMOL氮氣由，T變化到，T，試求摩爾熵變量。（1）比熱容可近似為定值；2藉助氣體熱力表計算。11MPAP1400K204MPAP2900KMS15第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)提示和答案（1）氮為雙原子氣體,M72910J/MOLK2PCR，；（2）熱容為變值時，M3122KJ/KSNS002MM,2M,11LNPSSSRP。由附表查得、0M,1200179J/MOLKS0M,2224756J/MOLKS，M3220J/MOLKS，。3220KJ/KS315初始狀態(tài)，的CO101MPAP127CTO2，經(jīng)歷某種狀態(tài)變化過程，其熵變（精確值），終壓，求終態(tài)溫度。3208MV0242KJ/KS201MPAP2T提示和答案利用求得，00M,2M,121LN/SNSSRPP0M,2234953J/MOLKS由表查得。222747CTO316絕熱剛性容器中間有隔板將容器一分為二，左側(cè)005KMOL的300K、28MPA的高壓空氣，右側(cè)為真空。若抽出隔板，求容器中空氣的熵變。提示和答案熵是狀態(tài)參數(shù)，22,M11LNLN2882J/KVTVSNCRTV。317CO2按定壓過程流經(jīng)冷卻器，溫度由600K冷卻到366K，試分別使用（1）真實熱容經(jīng)驗式、（2）比熱容算術(shù)平均值，計算1KGCO120105MPAPP2的熱力學能變化量、焓變化量及熵變化量。提示和答案（1）查得CO2的摩爾定壓熱容為2336,MKK/2401873510660710200210PCRTTT9K21,MD23374KJ/KGTPTCRHTMR、G18954KJ/KGUHRT21,M2G1DLN04903KJ/TPTCPRSTRMRTPKG2查得，11075KJ/KGKPC10886KJ/KGKVC；2090908KJ/KGKPC，。T到之間的比熱容算術(shù)平均值2072018KJ/KGKVC12T,AV099204KJ/KGKPC、。,AV080309KJ/KGKVC,AV2118792KJ/KGVUCTT、23214KJ/KGH16第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)22,AVG11LNLN04904KJ/KGKPTPSCRTP。討論對照例題34得（1）利用氣體熱力性質(zhì)表直接查取或的方法是一種既精確又簡便的方法，各種方法的計算結(jié)果，以及與此相比得出的相對誤差見下表。利用平均比熱容表也是精確的計算方法。真實摩爾經(jīng)驗式和比熱容算術(shù)平均值這兩種方法的誤差也都能滿足工程計算的要求。若按定值比熱容計算，可得，誤差分別為181、145、152，顯然誤差過大。HMH,M9/PCR215473KJ/KGU19894KJ/KGH04202KJ/KGKS方法/KJ/KGU誤差/KJ/KGH誤差/KJ/KGKS誤差/12341888801918852189540561879203223310016232722337404623214024049240630495504903106049041032理想氣體的熵不是溫度的單值函數(shù)，比熵變?yōu)?1212G1DLNTPTPTSCRTP，摩爾熵變002MM2M11LNPSSSRP。本題為定壓過程，與壓力相關(guān)量21LNPRP為零，熵變量也只與溫度項21DTPTTCT有關(guān)。318氮氣流入絕熱收縮噴管時壓力，溫度，速度，流出噴管時壓力，溫度。若位能可忽略不計，求出口截面上氣體流速。氮氣比熱容可取定值，1300KPAP1400KTF130M/SC2100KPAP2330KT1042J/KGKPC。提示和答案取噴管為控制體積，列能量方程，忽略位能差，得。F23831M/SC319剛性絕熱容器用隔板分成A、B兩室，A室的容積05M3，其中空氣壓力250KPA、溫度300K。B室容積1M3，其中空氣壓力150KPA、溫度1000K。抽去隔板，A、B兩室的空氣混合，最終達到均勻一致，求平衡后的空氣的溫度和壓力過程熵變?？諝獗葻崛萑《ㄖ?。1005J/KGKPC提示和答案先求初態(tài)時A室和B室空氣質(zhì)量，再取容器內(nèi)全部氣體位系統(tǒng)，列能量方程，解得、。24854KT21834KPAP0223KJ/KS320氣缸活塞系統(tǒng)內(nèi)有3KG壓力為1MPA、溫度為27的O2。缸內(nèi)氣體被加熱到17第三章氣體和蒸氣的性質(zhì)327，此時壓力為1500KPA。由于活塞外彈簧的作用，缸內(nèi)壓力與體積變化成線性關(guān)系。若O2的比熱容可取定值，、G0260KJ/KGKR0658KJ/KGKVC。求過程換熱量。提示和答案G13110234MMRTVP、。，。320312MV2211DD975WPVKVVKJ216897KJVQUWMCTTW321利用蒸汽圖表，填充下列空白并用計算機軟件計算校核/MPAPT/KJ/KGH/KJ/KGKSX過熱度123430530025003923606134573244314023757226776467807210090266239126322濕飽和蒸汽，、，應用水蒸表求095X1MPAPST、H、U、V、S，再用圖求上述參數(shù)并用計算機軟件計算校核。HS提示和答案利用飽和水和飽和水蒸氣表求取飽和參數(shù)，再與干度一起求得濕蒸汽參數(shù)、26769KJ/KGH3018472M/KGV63635KJ/KGKS、。24922KJ/KGU323過熱蒸汽，根據(jù)水蒸氣表求、3MPA400CPTO、HUVS和過熱度，再用圖求上述參數(shù)。HS提示和答案據(jù)水蒸氣表233893C32301KJ/KG69199KJ/KGKSTHS、。利用H30099352M/KGV1661CSDTTS圖234CST、3233KJ/KGH301M/KGV692KJ/KGKS、。3166CDTT324已知水蒸氣的壓力為05MPAP，比體積，問這是不是過熱蒸汽如果不是，那是飽和蒸汽還是濕蒸汽用水蒸氣表求出其它參數(shù)。3035M/KGV提示和答案時，、。因所以是飽和濕蒸汽。05MPAP300010925M/KGV3037486M/KGVVVV0N，所以不是定熵過程。（3）略。419一孤立系統(tǒng)由帶有隔板的氣缸組成，隔板將氣缸兩部分，一側(cè)裝有理想氣體氦，氣體常數(shù)，比熱容G2077J/KGKR3116J/KGKVC，另一側(cè)03M，彈性力為025圖425題419附圖平衡。假定不計隔板質(zhì)且隔板是絕熱的，面積，完全真空，內(nèi)裝有一彈簧，彈性系數(shù)900N/MK，彈簧的自由長度為KX，X表示伸長或壓縮的長度，初始位置如圖427所示。初態(tài)為431140MTV，014MPAP，彈簧長度M。開始時隔板由銷子固定，現(xiàn)拔去銷子，則氣體和彈簧達到新的力量，且不計移動磨擦阻力。求力平衡時氣體的壓力和溫度，狀態(tài)變化前后氣F0C1，120001MA體的熵變，是否是定熵過程試在TS圖上示意畫出該過程。案03M025M005MX，提示和GPVM。初態(tài)彈簧壓力G1RT11010045MPAFKXPP，氣源相通。如附圖，起氣缸截面積，內(nèi)置一重100N活塞，通過管道、閥門與初活塞在氣缸底部，打開閥門空氣緩緩流入，當活門關(guān)閉，這時氣是非定熵絕熱過程。420一豎直26450MMA塞上移至06ML時閥缸內(nèi)空氣溫度為30，已知輸氣管中空氣參數(shù)保持一定，TL015MPAP，L90C。中氣體對外作出的有用功UW；（4）吸718J/KGK活塞與缸壁間無磨擦損失，大氣壓力求（1）活塞上升過程中氣缸內(nèi)氣體壓力P；（；（3）過程熱量Q。已知001013MPAP，2）對外作出的功WVC1005J/KGK。，圖426題420附圖提示和答案（1）氣缸內(nèi)氣體壓力PC001168MPAFPPA；（2）空氣對外作功，；（3）輸出的有用功；（4）由非穩(wěn)定流動能量方程DQUHMW，考慮到，IMM，21D0452KJWPVU006KJWFLININIINNDMM2222G2RT00052KGPVM、。421容器A中裝有02KG的一氧化碳CO，壓力為、溫度為。容器B中裝有08KG壓力、溫度為溫度為CO見附圖。A，若壓力度，為理想氣體，過程中平均比熱容（。圖427習題421附圖提示和答案取AB為熱力系，總質(zhì)量和總?cè)莘e不變，對終態(tài)寫出狀態(tài)方程，得；由閉0313KJQ007MPA77C012MPA、27C的A和B的壁面均為透熱壁面，之間用管道和閥門相通，現(xiàn)打開閥門，CO氣體由B流向平衡時溫同為2CO0745KJ/KG。試求1）平衡時終壓；（2）吸熱量Q口系能量方程求得35KJQ42CTKVC2P20105MPAP72。422有一剛一分為二，2810MV，A中裝有的氧氣，B為真空，見圖430。打開安裝在隔板上的閥門，氧氣自A流向性絕熱容器被絕熱隔板ABV3307MPA65C、28第四章氣體和蒸汽的熱力過程B，兩側(cè)壓力相同時關(guān)閉閥門。試求（1）終壓2P和兩側(cè)終溫A2T和T；（2）過程前后氧氣的熵變SB212，設(shè)氧氣的0920KJ/KGKPC提示和答案。終態(tài)時兩側(cè)質(zhì)量即初態(tài)A側(cè)質(zhì)量，考慮到終態(tài)壓力O222ABPP，所以圖42附圖28習題4232221120710AABPTT（A）A側(cè)為絕熱放氣，其中氣體經(jīng)歷等比熵過程，參數(shù)變化規(guī)律133522110986010AAAATPPT2AT（B）取A和B為熱力系，是不作外功的絕熱閉口系338AABB（C）而5（D）采用迭代方法（A）（B）（C）（D）四式聯(lián)解求得。熵變。423大容器內(nèi)水蒸氣，其比焓，通過閥門與汽輪機連接，汽輪機排汽流入的小容器，如附圖所示。初始時小容器內(nèi)真空。打開閥門向小容器充入蒸汽，溫分別為2222448MTTT622201062710AAMT2035MPAAP；22773KAT，243272KBT1200352KJ/KSBB15MPA320CPT，B30809KJ/KGH306MV直到終壓終2215MPA400CPT，后關(guān)閉閥門，這時，充氣過程為絕熱的，汽輪機中也按絕熱膨脹，且不計變，終態(tài)時汽輪機和連接管道內(nèi)蒸汽質(zhì)量可不計。求（1）汽輪機作出的功；（2）移走汽輪機，蒸汽直接圖429習題423附圖充入小容器，問當小容器內(nèi)蒸汽壓力為時終溫是否仍為400提示和答案取圖中虛線為控制體積，能量守恒式可簡化為M，積分并320229M/KGV、229115KJ/KGU動能差，位能差的影響。設(shè)大容器內(nèi)蒸汽參數(shù)保持不TW15MPAIINDDWUH29第四章氣體和蒸汽的熱力過程因小容器內(nèi)初態(tài)為真空，求得；移走汽輪機，蒸汽直接流入小容器，控制體積不作功，這時能量方程可簡化得，小容器內(nèi)蒸汽終溫約為504。I44384KJW230809KJ/KGBUHC424空氣瓶內(nèi)裝有的高壓空氣，可驅(qū)動一臺小型氣輪機，用作發(fā)動機的起動裝置，如圖430所示。要求該氣輪機能產(chǎn)生5KW的平均輸出功率，并持續(xù)半分鐘而瓶內(nèi)空氣壓力不得低于。設(shè)氣輪機中進行的是可逆絕熱膨脹過程，氣輪機出口排氣壓力保持一定。空氣瓶是絕熱的，不計算管路和閥門的摩阻損失。問空氣瓶的體積V至少要多大圖430習題424附圖1130MPA296KPT，03MPAB01MPAP提示和答案初態(tài)氣瓶內(nèi)空氣質(zhì)量11G135314PVMVRT。打開閥門絕熱放氣，瓶中剩余氣體的參數(shù)按等比熵過程變化，1221115331KPTTP終態(tài)氣瓶內(nèi)空氣質(zhì)量22G26818PVMVRT流出的空氣1235314681828496MMMVVV放氣過程氣瓶內(nèi)任何中間狀態(tài)2P、都有2T1221PTP1T，若不計磨擦損失，氣輪機入口參數(shù)與氣瓶內(nèi)放氣參數(shù)2P、時刻相同。任一時刻氣輪機內(nèi)，2T14433PTTP，氣輪機入口參數(shù)為2P、，氣輪機出口參數(shù)為2T4401MPAPT、，1111442444321133311201KPPPPTTTTT整個放氣過程氣輪機出口壓力、溫度保持為、11201。01MPAK取氣瓶和渦輪機一起為熱力系，能量方程OUTOUTININIDQUHMHMW，積分得30第四章氣體和蒸汽的熱力過程221140IVWMTMTTMC。據(jù)題意解得，。30043MV425絕熱剛性容器內(nèi)有一絕熱的不計重量的自由活塞，初態(tài)活寒在容器底部，A中裝有的氮氣，體積，見附圖。打開閥門，緩緩充入，活塞上升到壓力平衡的位置，此時A1A101MPA290KPT，3A1012MV2NA2B2LPPP然后關(guān)閉閥門，輸氣管中參數(shù)保持一定，為，。求（1）終溫；A的體積；及充入的氮氣量。圖431習題425附圖2NL032MPAPL330KTA2B2TT、A2VB2M提示和答案取A為熱力系，經(jīng)歷可逆絕熱壓縮、。再取B為控制體積，是變質(zhì)量系系統(tǒng)，其能量方程24043KAT3200523MAVDBININWQUHM，據(jù)題意簡化整理后得、。,237922KBT,201924KGBM426的剛性容器中裝有的，容器上方的閥門設(shè)計成使以固定的質(zhì)量流量排出，見圖434。已知熱流量，且保持恒定。設(shè)按理想氣體，比熱容為38MV064MPA48C、2N2N0032KG/SMQ56KJ/SQQ2N0743KJ/KGK1040KJ/KG