1.3題略△p(93-78)x103解：△p=p?g-hh===1274.2mp-g1.2x9.811.5題略已知：p=0.8g/cm3=800kg/m3l=200mm=0.2mh=lsin30=0.2x0.5=0.1m煙氣的真空度為：p=p?g?h=800x9.81x0.2sin30=784.8PammH2O=9.80665Pa:,1Pa=0.10197mmH2Op=784.8Pa=80.027mmH2O煙氣的絕對壓力為：p=pb-p=745x133.3224-784.8=98540.388Pa=98.540kPa1.10題略解：鍋內表壓力m?g

~A~p?m?g

~A~p?A100x103x4x10-6—g=g9.81=0.04077kg=40.77g過程Q/kJW/kJ△U/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552.9題略已知：^1=0.4m,p]=150kPa,且氣球內壓力正比于氣球直徑，即p=kD,太陽輻射加熱后D2=0.45m求：過程中氣體對外做功量解：由D1=0.4m,p]=150kPa,可求得：k=375kPa/m

TOC\o"1-5"\h\z兀兀dW=pdV=kD-d(—D3)=_kD^dD62.八兀兀W=jD2-kD3dD=-k(D4-D4)D1=2.27kJ答：過程中氣體對外做功量為2.27kJ2.12題略解：（1）確定空氣的初始狀態(tài)參數(shù)p=p+p=p+坐=102+195X9.8X10-3=293.1kPa1bg1bA100X10-4V=AH=100X10-4X10X10-2=10-3m31T=(273+27)=300K1確定拿去重物后，空氣的終了狀態(tài)參數(shù)由于活塞無摩擦，又能與外界充分換熱，因此終了平衡狀態(tài)時缸內空氣的壓力和溫度與外界的壓力和溫度相等。則mg(195-100)x9.8x10-3p=p+p=p+—=102+=195.1kPabg2bA100x10-4T=T=300Kp293.1V=Vp=10-3x=1.5023x10-3m3p2.活塞上升距離AH=AH=VZV2=婦023-1)X10-3100X10-4=0.05023m=5.023cm對外做功量W=p2AV=195.1x103x（1.5023-1）x10-3=97.999J由閉口系能量方程，Q=AU+W，因T2=T1，故△"=0。所以求得氣體與外界的換熱量為Q=W=97.999J討論：（1）本題活塞上升過程為不可逆過程，其功不能用W=j2pdV計算，1本題是一種特殊情況，即已知外界壓力，故可用外界參數(shù)計算功（多數(shù)情況下外

界參數(shù)未予描述，因而難以計算）。（2）系統(tǒng)對外做功97.999J，用于提升重物的功量為pg2AV（有用功），另一部分pfAV是克服大氣壓力所做的功。3.3題略解：（1）泄漏的氣體量為^i-m-m-PV—PV—°’x106x3—0.3x106x3m-mi—m2-RT-RT-8314.3/44x（47+273）―8314.3/44x（27+273）-23.81kg-0.541kmo「（2）泄漏的氣體在1bar及17°C時占有的容積為83143mRT23.81xxQ7+273)V-—4413.05m3p1053.6題略解：由題意：△=0解：由題意：△=0一T2=T1=600K由理想氣體氣體狀態(tài)方程,有：pVpV3pV^-1—2^2—^-1TT2tP21pVpV3pV^-1—2^2—^-1TT2tP231△U=△H=0AS-mAs-mRln匕-—mRIn乙-0.005x0.208xln3gV1P1-1.1426x10-3kJ/K-1.1426J/K3.7題略解：(1)混合后的質量分數(shù)：%c=5.6%,切"=16.32%,切"心=2%,吼=76.08%CO2O2H2°N2折合摩爾質量：Meq=28.856kg/kmol折合氣體常數(shù)：Req=288.124J/(kg?K)

（4）體積分數(shù):%o2=3.67%,魅=14.72%,帆珥。=3.21%,QN=78.42%pO=0.04416MPapO=0.04416MPa,

pN=0.2353MPapCO=0.01101MPapH2O=0.00963pH2O=0.00963MPa，解：由題意，H2的摩爾成分、2=1一35%一12%一2%=方％由教材公式(3.35)，求混合氣體的當量摩爾質量M=ZxM=xM+xM+xM+xMeqiiCH4CH4COCON2N2H2H2=35%X16+12%X28+2%x28+51%x2=10.54kg/kmol混合氣體的當量氣體常數(shù)為R=_L=8314.3=788.8J/(kg-K)g，eqM10.54由理想氣體狀態(tài)方程，求得罐內所允許的最高溫度為T="max，=3.6x106X32=317.5K=44.5CmaxmR460X788.83.10題略解：(1)多變指數(shù)n由多變過程的過程方程：H"=Pv2nn=mP—lnp2=ln(p1,p2)=蛭=0.903lnv—lnvln(v/v)ln10=RT,=RT,pv=RTg122g2T=10T281由理想氣體的狀態(tài)方程：P1v1TOC\o"1-5"\h\zTpv10—=—2.?=——\o"CurrentDocument"P1v180.903—1.41(T—T)=j；03]x0.718x彳氣=0.9197〈

T=^^^41.87=45.526K10.91970.9197T=?T=56.91K△u=c直=0.718x(56.91-45.526)=8.174kJ/kgAh=cAT=1.005x(56.91-45.526)=11.441kJ/kg△s=cInT2+RInV2=0.718xIn10+0.287xln10=0.821kJ/(kg-K)vTgv8(3)空氣對外亦作的膨昨功和技術功由閉口系能量方程：w=qn-Au=41.87-8.174=33.696kJ/kgw=nw=30.427kJ/kg3.13題略解：（1）略（2）每一過程中工質熱力學能、焓、熵的變化以及與外界交換的膨脹功求熱力學能、焓、熵的變化，關鍵是利用理想氣體的狀態(tài)方程和過程方程求出各點的狀態(tài)參數(shù)。1-2為等溫過程AU=AH=0RT0.2287x1-2為等溫過程AU=AH=0RT0.2287x103x573八八J==0.831m3/kgP11.98x105v168=mRln%=0.4x0.287xln^1^=0.0808kJ/K1RT=0.287x573=97.9kPav1.6821.98x1051-2P2W2=mR〈ln%=0.4x0.287x573ln一=46.3kJ13為等壓過程，3-1為等容過程(返回初態(tài))，有P3=P2,七=v1pv97.9x0.8313231T=—3-3==283.5KR0.287AU=mc(T-T)=0.4x0.718(283.5-573)=-83.14kJ2-3V32AH=mc(T-T)=0.4x1.005(283.5-573)=-116.379kJT283.5AS23=mcIn芋=0.4x1.005xl^^7^=-0.2829kJ/K2W=mp(v-v)=0.4x97.9(0.831-1.68)=-33.25kJ1過程：2-3232AU=mc(T-T)=0.4x0.718(573-283.5)=83.14kJ3-1V13△H=mc(T-T)=0.4x1.005(573-283.5)=116.379kJT573A531=mcvIn芋=0.4x0.718xIn赤容=0.2021kJ/K

3.W1=0(2)略3.15題略解：(1)三種過程熵的變化量定溫過程：As=-Rlnp=-0.287xln5=0.462kJ/(kg-K)p定熵過程：As=0對n=1.2的多變過程，可利用兩狀態(tài)間狀態(tài)參數(shù)之間的關系式:n-1n-1TP-n=TP-n11n22n/、-*,C_1.2T得：T=pnT=1—「L2x(150+273)=323.48K2IP)1*1^Tp323.481As=cInT-RInp=1.005ln-0.287ln_「，p4235=-0.2696+0.4619=0.1923kJ/(kg?K)4.3題略w833=—0==61.25%tq1360T1400…n=1—t=1—1—=60%1L>lc違背了卡諾定理結論：該循環(huán)根本不可能實現(xiàn)。(也可用克勞修斯積分不等式或孤立系熵增原理求解)4.6題略解：(1)(2)1-2為定熵過程，由過程方程和理想氣體狀態(tài)方程，得:k—k-1(2)1-2為定熵過程，由過程方程和理想氣體狀態(tài)方程，得:k—k-1=0.1x(1500、_41.4-1=27.95MPa定容摩爾比熱：C=以=頊mV228.3145=20.78625kJ/Ckmol-K)77定壓摩爾比熱：C=—R=—x8.3145=29.10075kJ/(kmol-K)mp22循環(huán)吸熱量:循環(huán)放熱量:Q=nC循環(huán)吸熱量:循環(huán)放熱量:Q=nCAT=1x29.10075x(1500-300)=34920.9kJmPRlnP1P2)Q=nT-AS=nT-7.95=1x300x8.3145xln^^0.1=14050.6kJ循環(huán)功：W=Q-Q=34920.9-14050.6=20870.3kJ熱效率：門=氏=20870.3=59.76%tQ3134920.9如果把雙原子氣體看作空氣，并按單位質量工質的循環(huán)功和熱量計算熱效率，其結果相同，說明不同雙原子氣體工質進行同樣循環(huán)時熱效率差別不大。循環(huán)吸熱量：循環(huán)放熱量：q=c循環(huán)吸熱量：循環(huán)放熱量：q=cAT=1.005x(1500-300)=1206kJ/kgPRlnP.gp.2q-3=T-As=T?2795=300x0.287xln-^0.1=485kJ/kg循環(huán)功：w0=q31-q23=1206-485=721kJ/kg熱效率：門=七=72'=59.78%tq311206注意：非卡諾循環(huán)的熱效率與工質性質有關。如果工質的原子數(shù)相同，則相差不大。kR也可以利用七=e的關系，將Rg作為變量帶入，最后在計算熱效率時分子分母剛好約掉。

循環(huán)吸熱量：q=cAT=竺^(1500-300)=4200循環(huán)吸熱量：q=cAT=竺^(1500-300)=4200R3-1pk-18Rlnp

"8P2)循環(huán)放熱量：q23=T；ks=T：循環(huán)功：w=q-q=2510.1Rw2510.1R熱效率：門=—卜=8=59.76%'q3-14200R827.95=300R\n——=1689.9R8?！?4-4題略解：?.?定壓過程總加熱量為：q=cpAT其中用來改變熱力學能的部分為：△=△而cp=c電..?定壓過程用來作功的部分為：W=RAto4.10題略思路：利用孤立(絕熱)系熵增原理進行判斷。解：取該絕熱容器為閉口系，設熱水用角標H表示，冷水用角標C表示，并注意液體cp=cv=c由閉口系能量方程：Q=AU+WQ=0,W=0???AU=0即AUh+AUc=0mc(T-T)+mc(T-T)=0Hv2H1Cv2C1T=mT+mT2mH+mC3x353+5x2933+5=315.5K固體或液體熵變的計算可根據(jù)熵的定義式：dS=6如其中6Q=dU+pdV??固體和液體的dV^0.?.6Q=dU=mcdT(cp=cv=c)dSiso=dSH+dScASiso=ASh+ASdQdQ~H~TCc=f2虬+f2=j21mcdTHTHH.i315.5=4.1873xInk353c1T1THcj2mcdTcc二-cmIn1THc,315.3、T_2_TH1293)T+cmIn_2_C1該閉口絕熱系的熵增相當于孤立系熵增,AS『°>0,故該混合過程為不可逆過程。4.14題略解法1：實際循環(huán)：T1=1200-20=1180K；=320+20=340K解法2：卡諾循環(huán)：n3401-=71.186%1180tcAW疽Q1(ntcT320=1-?=1-堂i=73.333%T12001-n)=1000x(73.333%—71.186%)=21.469kJt利用火損失（作功能力損失）公式：I=T仲Sg高溫熱源不等溫傳熱熵產為ASg1=Q1];11低溫熱源不等溫傳熱熵產為2T'

kT2=1000g1=0.01412kJ/K-h=Q(1-n)--T2)=288.14=0.05297kJ/K總炳產ASg作功能力損失=AS=0.06709kJ/K尸竺2I=T-AS=320x0.06709=21.4688kJ4.15題略解：（1）空氣的熵增=熵產（不可逆絕熱壓縮）△s=As=clnA-RInp=cIn孔-~-cInpgpTgppTkpp=1.005In迎-04x1.005ln些=0.0815kJ/(kg-K)3001.40.1（2）由于是不可逆壓縮過程，可利用閉口系能量方程q=Au+w求壓縮耗功由題意：w=-Au=L(T-T)=1005(300-500)=143.57kJ/kgk121.4(3)由于是不可逆絕熱壓縮，所以空氣的熵增=熵產?；饟p失為：i=TAs=300x0.0815=24.45kJ/kg0g下面是附加的一些例題，供參考：一、試求在定壓過程中加給理想氣體的熱量中有多少用來作功？有多少用來改變工質的熱力學能（比熱容取定值）？解：?.?定壓過程總加熱量為：q=cpAT其中用來改變熱力學能的部分為：△,'△而Cp="Rg.??定壓過程用來作功的部分為：w=RAto二、2kg某種理想氣體按可逆多變過程膨脹到原有體積的3倍，穩(wěn)定地從300°C降低到60C，膨脹過程中作功418.68kJ，吸熱83.736kJ，求：（1）過程的多變指數(shù)；（2）氣體的cp和印。解：（1）過程的多變指數(shù)：由理想氣體狀態(tài)方程：pV=mRgT因質量不變，所以pVTpTV573x3—1—L=_L—L=12==5.162pVTpTV333x1TOC\o"1-5"\h\z222221由去亦對坦隔牯在pVn=pVn由多變過程的過程方程：1122質量不變，可推得?pVn=pVn，"JJ匹T^T：1122兩邊取對數(shù)lnP1+nln匕=Inp2+nIn匕l(fā)n(1]*5.162/(V\Inln(1]*5.162/(V\In—=1.494(2)氣體的cp和與：由閉口系能量方程：AU=Q-W=83.736—418.68=-334.944kJAU=mc(T—T)v21c=一AU一=-334,96=0.6978kJ/(kg-KAU=mc(T—T)v21又㈡=nw.??AH=Q-Wt=83.736-1.494x418.68=-541.772kJAH—541.772AH=mc(T-T)p21c=AHAH=mc(T-T)p21pm(T-T)2(333-573)三、容積為V=0.6m3的壓縮空氣瓶內裝有壓力p1=10MPa,溫度T1=300K的壓縮空氣，打開瓶上閥門用以啟動柴油機。假定留在瓶內的空氣進行的是可逆絕熱膨脹。設空氣的定壓比熱容為cp=1.005kJ/(kg?K),Rg=0.287kJ/(kg?K)，問：(1)瓶中壓力降低到p2=0.7MPa時，用去了多少千克空氣？(2)過了一段時間后，瓶中空氣吸熱，溫度又恢復到300K,此時瓶中空氣的壓力為多大？解：(1)「2時用去了多少千克空氣由定熵過程的過程方程.pvk=pvk由定熵《程的《程方程：廣112204L4=140.3296K和理想氣體狀態(tài)方程：04L4=140.3296K(可推得：T2=T1

pV10X106X0.6m=ii==69.7kgg1m=Pi=*X106X°.6=10.4kg2RT287x140.3296Am=m-m=59.3kg(2)T又恢復到300K^fp3=?mRT=V110.4x287x300

06=1.4924MPa四、將500kg溫度為20°C的水在p1=0.1Mpa的壓力下用電加熱器定壓加熱到90°C，大氣環(huán)境溫度為20CmRT=V110.4x287x300

06=1.4924MPa解：取500kg水和電加熱器作為孤立系統(tǒng)，水溫升高所需的熱量：Q=mcAt=500x4.187(90-20)=146545kJ水溫升高所需的熱量=消耗的電力，所以消耗的電力為146545kJ.該加熱過程將高品質的電能變?yōu)闊崮?，能量品質降低。孤立系統(tǒng)的熵增為T363AS=AS=mcln—=500x4.187ln363=448.49kJ/K(電加熱器熵增為0)21火用損失為：I=T0AS=293x448.49=131408kJ五、設大氣壓力為0?1MPa，溫度為30C，相對濕度啊=0.6，試利用水蒸汽性質表計算求得濕空氣的露點溫度、絕對濕度、比濕度及干空氣和水蒸汽的分壓力。解：由t=30C查附表1-a得：ps=4.2451kPa?:件pv/ps=0?6:.pv=舛ps=0.6X4.2451=2.54706kPa再利用附表1-b查pv對應的飽和溫度，(線性插值)得露點溫度：t=17.5403+24」142-1」5403x(0.00254706-0.002)=21.1366Cd0.003-0.002絕對濕度：254706,,d|0.018198kg/m318g/m38314.5,30318比濕度:0.6220.622—2,54706—0.01626pp1002.54706比濕度:0.622Pa=P-Pv=100-2.54706=97.45294kPa六、設干濕球溫度計的讀