高等工程热力学作业-

9-1 压力为，温度为20℃的空气，分别以100、300、500 及 1000m/s 的速度流动，当被可逆绝热滞止后，问滞止温度及滞止压力各多少？解： h1=c p T1 =×293=296kJ/kg2h0=h1+c2当 c=100m/s 时：h =301 kJ/kg ，T ＝h0＝298K，p0T0k＝ MPa)k1p1 (00c p T1当 c=300m/s 时：h0=341 kJ/kg ，T0＝， p0=当 c=500m/s 时：h0=421 kJ/kg ，T0＝， p0=当 c=1000m/s 时：h0=796 kJ/kg ，T0＝， p0=9-2 质量流量m 1kg/s 的空气在喷管内作定熵流动，在截面 1-1 处测得参数值 p1= ，t1 ＝200℃， c1=20m/s。

在截面 2-2 处测得参数值 p2＝。

求 2-2 截面处的喷管截面积。

解： p c p1 0.528 0.3> MPa采纳渐缩喷管。

c1=20m/s 较小忽视。

所以 2-2 截面处是临界点T2T1( p2)p1k 1k421Kv2RT 2k g P2c22kRT1[1( p2)k 1p1k 1k ]323m/sv2 mf 2c29-3 渐缩喷管入口空气的压力 p1= ，t1 ＝80℃，c1=50m/s。

喷管背压 p = 。

求喷管出口的气流速度 c2，状态参数 v2、t2 。

如喷管出口截b面积 f2=1cm2，求质量流量。

解:p c p1 0.528=< MPa没有来临界。

滞止温度：T 0T1c12＝2c p滞止压力： p0p1(T 0) k k1＝ MPa T12kRT 0 [1k 1c2(p2) k ]m/sk1p0k 1T 2T1( p2)k＝304Kv2RT 2m3/kg P2m f 2c2m3/sv29-4 如上题喷管背压p b= 。

求喷管出口的气流速度及质量流量？解： p c p1 0.528= MPa >p b所以渐缩喷管入口截面压力p2＝p c＝ MPa由定熵过程方程可得：（按 c1＝0 办理）p2 T2 T1( )k 1k＝294Kc2＝a＝KRT 2 ＝344 m/sv2RT 2m3/kg P2f 2c23m m /s9-5 空气流经喷管作定熵流动，已知入口截面上空气参数p1= ，t1 ＝947℃， c1=0m/s。

高等工程热力学课后答案【篇一：工程热力学课后题答案】一篇工程热力学第一章基本概念1. 2. 3.指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。

指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。

用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。

若水柱高200mm，水银柱高800mm，如图2-26所示。

已知大气压力为735mmhg，试求容器中气体的绝对压力为多少kpa？解：根据压力单位换算ph2o?200?9.80665?1.961?103?1.96.kpaphg?800?133.32?1.006?105pa?106.6kpap?pb?(ph2o?phg)?98.0?(1.961?106.6)?206.6kpa4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。

若已知斜管倾角?使用??30?，压力计中?0.8g/cm3的煤油，斜管液体长度l?200mm，当地大气压力pb?0.1mpa，求烟p?l?gsin??200?0.8?9.81?0.5?784.8pa?784.8?10?6mpa气的绝对压力（用mpa表示）解：p?pb?pv?0.1?784.8?10?6?0.0992mpa5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中c为压力表，读数为110kpa，b为真空表，读数为45kpa表示）。

若当地大气压pb?97kpa，求压力表a的读数（用kpapga?155kpa6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。

（1）.取水为系统；（2）.取电阻丝、容器和水为系统；（3）.取图中虚线内空间为系统。

答案略。

7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为13.4mpa；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，mmhg。

若大气压力为0.098mpa，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力其读数为706（用mpa表示）8.测得容器的真空度p1?0.024m7pa;p2?0.003m9papv?550mmhg，大气压力pb?0.098mpa，求容器内的绝对压力。

9-1压力为，温度为20℃的空气，分别以100、300、500及1000m/s 的速度流动，当被可逆绝热滞止后，问滞止温度及滞止压力各多少？ 解：h 1=1T c p =×293=296kJ/kgh 0=h 1+22c 当c=100m/s 时：h 0=301 kJ/kg ，T 0＝pc h 0＝298K ，11010)(-=k k T T p p ＝ MPa 当c=300m/s 时：h 0=341 kJ/kg ，T 0＝，p 0=当c=500m/s 时：h 0=421 kJ/kg ，T 0＝，p 0=当c=1000m/s 时：h 0=796 kJ/kg ，T 0＝，p 0=9-2质量流量1=m &kg/s 的空气在喷管内作定熵流动，在截面1-1处测得参数值p 1= ，t1＝200℃，c1=20m/s 。

在截面2-2处测得参数值p 2＝。

求2-2截面处的喷管截面积。

解：=⨯==3.0528.01p p c β> MPa采用渐缩喷管。

c1=20m/s 较小忽略。

因此2-2截面处是临界点==-k k p p T T 12)12(1421K==222P RT v kg =--=-])12(1[11221k k p p k kRT c 323m/s=⨯=222c m v f9-3渐缩喷管进口空气的压力p 1= ，t1＝80℃，c1=50m/s 。

喷管背压p b = 。

求喷管出口的气流速度c2，状态参数v2、t2。

如喷管出口截面积f2=1cm 2，求质量流量。

解: ⨯==528.01p p c β=< MPa没有到临界。

滞止温度：pc c T T 21021+=＝ 滞止压力：1)10(10-=k kT T p p ＝ MPa =--=-])02(1[10221k k p p k kRT c m/s k k p p T T 1)12(12-=＝304K ==222P RT v m 3/kg ==222v c f m m 3/s9-4如上题喷管背压p b = 。

第3章 热力学第一定律3-1 一辆汽车 1 小时消耗汽油 34.1 升, 已知汽油发热量为 44000kJ/kg , 汽油密度 0.75g/cm3 。

测得该车通过车轮出的功率为 64kW, 试求汽车通过排气, 水箱散热等各种途径所放出的热量。

解: 汽油总发热量Q = 34.1×10-3m3 ×750kg/m3 ×44000kJ/kg =1125300kJ汽车散发热量Qout = Q-W ×3600 = (1125300-64×3600)kJ/h = 894900kJ/h3-2 气体某一过程中吸收了 50J 的热量, 同时, 热力学能增加 84J, 问此过程是膨胀过程还是压缩过程？ 对外作功是多少 J ？解 取气体为系统, 据闭口系能量方程式 Q = ΔU +WW = Q -ΔU = 50J -84J = -34J所以过程是压缩过程, 外界对气体作功 34J 。

3-3 1kg 氧气置于图 3-1 所示气缸内, 缸壁能充分导热, 且活塞与缸壁无磨擦。

初始时氧气压力为 0.5MPa, 温度为 27℃, 若气缸长度 2l , 活塞质量为 10kg 。

试计算拔除钉后, 活塞可能达到最大速度。

解：由于可逆过程对外界作功最大, 故按可逆定温膨胀计算：w = RgT ln V2/ V1 = 0.26kJ/(kg•K)×(273.15+ 27)K图3-1 图3-2×ln（A×2h）/ （A×h）= 54.09kJ/kgW =W0 + m'/2*Δc2 = p0(V2 -V1)+ m'/2*Δc2 （a）V1 =m1RgT1/ p1=1kg×260J/(kg•K)×300.15K/0.5×106Pa= 0.1561m3V2 = 2V1 = 0.3122m3代入(a)c2 = （2×(54.09J/kg×1kg×103-0.1×106Pa×0.1561m3)/10kg）1/2 = 87.7m/s3-4 有一飞机的弹射装置, 如图 3-2, 在气缸内装有压缩空气, 初始体积为 0.28m3 , 终了体积为0.99m3, 飞机的发射速度为61m/s, 活塞、连杆和飞机的总质量为 2722kg。

第3章 热力学第一定律3-1 一辆汽车 1 小时消耗汽油 34.1 升，已知汽油发热量为 44000kJ/kg ，汽油密度 0.75g/cm3 。

测得该车通过车轮出的功率为 64kW ，试求汽车通过排气，水箱散热等各种途径所放出的热量。

解： 汽油总发热量Q = 34.1×10-3m3 ×750kg/m3 ×44000kJ/kg =1125300kJ汽车散发热量Qout = Q-W ×3600 = (1125300-64×3600)kJ/h = 894900kJ/h3-2 气体某一过程中吸收了 50J 的热量，同时，热力学能增加 84J ，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外作功是多少 J ？解 取气体为系统，据闭口系能量方程式 Q = ΔU +WW = Q -ΔU = 50J -84J = -34J所以过程是压缩过程，外界对气体作功 34J 。

3-3 1kg 氧气置于图 3-1 所示气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无磨擦。

初始时氧气压力为 0.5MPa ，温度为 27℃，若气缸长度 2l ，活塞质量为 10kg 。

试计算拔除钉后，活塞可能达到最大速度。

解：由于可逆过程对外界作功最大，故按可逆定温膨胀计算：w = RgT ln V2/ V1 = 0.26kJ/(kg •K)×(273.15+ 27)K图3-1 图3-2×ln（A×2h）/ （A×h）= 54.09kJ/kgW =W0 + m'/2*Δc 2 = p0(V2 -V1)+ m'/2*Δc 2 （a ）V1 =m1RgT1/ p1=1kg×260J/(kg•K)×300.15K /0.5×106Pa = 0.1561m3 V2 = 2V1 = 0.3122m3代入(a)c2 = （2×(54.09J/kg×1kg×103-0.1×106Pa×0.1561m3)/10kg）1/2= 87.7m/s3-4 有一飞机的弹射装置，如图 3-2，在气缸内装有压缩空气，初始体积为 0.28m3 ，终了体积为0.99m3，飞机的发射速度为61m/s ，活塞、连 杆和飞机的总质量为 2722kg 。

姓名：舒小华 学号：0618003139.容器被分隔成A 、B 两室，如1-27所示，已知当场大气压P b =0.1013MPa ，气压表2的读数P e2=0.04MPa ，气压表1的读数P e1=0.294MPa ，求气压表的3的读数（用MPa 表示）。

解：用P 表示绝对压力，则有Pe P P +=环境得到1e b A P P P += （1）2e B A P P P += （2）3P e b B P P += （3）（1）（2）（3）联立可得213e P e e P P -==(0.294-0.04)MPa=0.254MPa所以气压表3的读数为0.254MPa 。

16. 某种气体在气缸中进行缓慢膨胀过程，其体积由0.13m 增加到0.253m 。

过程中气体压力依{p}MPa =0.24-0.4{v}3m 变化。

若过程中气缸和活塞的摩擦保持在1200N ，当地大气压为0.1MPa ，气缸截面积为0.12m ，试求：（1）气体所做的膨胀功W ；（2）系统输出的有用功Wu ；（3）活塞与气缸无摩擦时，系统输出的有用功W u.re ;解：（1）J V V dV 25500)2.024.0(10dV 10)4.024.0(P W |25.01.026625.01.0=-⨯=⨯-==⎰⎰（2）系统做出的有用功Wu=a f W W W -- （Wf 表示摩擦力做的功，Wa 表示克服大气压力做的功）W f =F f *s=1200*（△V/A ）=1200*[(0.25-0.1)/0.1]J=1800JWa=Pb*A*s=J 1.0/1.025.01.0101.06）（-⨯⨯⨯=15000J Wu=(25500-1800-15000)J=8700J（3）当无摩擦时W f =0JW u.re =W -Wa=(25500-15000)J=10500J2. 英制系统中的兰氏温标（兰氏温标和华氏温标关系相当于热力学温标与摄氏温标），其温度已符号R 表示。

一、单选题。

（每题2分，共16分）1.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( )A.真空p v=0.08MpaB.表压力p g=0.08MPaC.真空p v=0.28MpaD.表压力p g=0.28MPa2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则( )A.技术功为正B.技术功为负C.体积功为正D.体积功为负3.理想气体可逆定温过程的特点是( )A.q=0B. W t=WC. W t>WD. W t<W4.若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的△S必( )可逆过程△S。

A.大于B.等于C.小于D.大于等于5.饱和蒸汽经历绝热节流过程后( )A.变为饱和水B.变为湿蒸汽C.作功能力减小D.温度不变6.绝热节流过程中节流前、后稳定截面处的流体( )A.焓值增加B.焓值减少C.熵增加D.熵减少7.空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流动，其滞止压力为0.8MPa，喷管后的压力为0.2MPa，若喷管因出口磨损截去一段，则喷管出口空气的参数变化为( )A.流速不变，流量不变B.流速降低，流量减小C.流速不变，流量增大D.流速降低，流量不变8.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经( )过程气体终温最高。

A.绝热压缩B.定温压缩C.多变压缩D.多级压缩二、填空题。

（每空2分，共30分）1、温度是衡量_____________的一个物理量，热力学温标的计量单位是_________。

2、物系的温度是用以判别物系间是否处于_________状态的参数。

3、理想气体的逸度等于______，逸度和逸度系数都是物质_______的函数。

4、压缩因子、偏差函数和逸度系数等表示实际流体对理想气体的____________。

5、热力学能和体积不变的简单封闭系统就将等同于________系统。

6、__________称为克劳修斯不等式，对______循环，上式等号成立。

1-1 一立方形刚性容器，每边长1m ，将其中气体的压力抽至1000Pa ，问其真空度为多少毫米汞柱？容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为0.1MPa 。

解：p = 1 000 Pa = 0.001 MPa真空度mmHg Pa MPa MPa MPa p p p b V 56.74299000099.0001.01.0===-=-= 容器每面受力F ＝p V A = 9 900 Pa×1m 2 =9.9×104 N1-2 试确定表压力为0.01 MPa 时U 形管压力计中液柱的高度差。

(1)U 形管中装水，其密度为1 000 kg/m 3；(2) U 形管中装酒精，其密度为789 kg/m 3。

解： 因为表压力可以表示为p g =ρgΔz ，所以有gp z gρ=∆既有（1）mm m s m m kg Pa g p z g72.101901972.1/80665.9/10001001.0236==⨯⨯=∆＝水ρ（2） mm m sm m kg Pag p z g34.129729734.1/80665.9/7891001.0236==⨯⨯=∆＝酒精ρ 1-7 从工程单位制热力性质查得，水蒸气在500℃、100at 时的比体积和比焓分别为v =0.03347m 3/kg 、h =806.6kcal/kg 。

在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学能各为多少？解： 水蒸气压力p =100at×9.80665×104Pa/at = 9.80665×106Pa=9.80665MPa 比热力学能u=h-pv=806.6kcal ×4.1868kJ/kcal)/kg-9806.65kPa ×0.03347m 3/kg = 3377.073kJ-328.228kJ =3048.845kJ2-1 冬季，工厂某车间要使室内维持一适宜温度。

p734-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ，其容积增大为1102v v =，压力减少为8/12p p =，设比热为定值，求过程中内能旳变化、膨胀功、轴功以及焓和熵旳变化。

解：热力系是1kg 空气过程特性：多变过程)10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(==v v p p n ＝0.9由于T c q n ∆=内能变化为R c v 25=＝717.5)/(K kg J •v p c R c 5727==＝1004.5)/(K kg J •=n c ==--v v c n kn c 51＝3587.5)/(K kg J •n v v c qc T c u /=∆=∆＝8×103J膨胀功：u q w ∆-=＝32 ×103J轴功：==nw w s 28.8 ×103J焓变：u k T c h p ∆=∆=∆＝1.4×8＝11.2 ×103J熵变：12ln 12lnp p c v v c s v p +=∆＝0.82×103)/(K kg J •4－2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=，1501=t ℃，进行下列过程：（1）可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=；（2）不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=，K T 3002=；（3）可逆等温膨胀到MPa p 1.02=；（4）可逆多变膨胀到MPa p 1.02=，多变指数2=n ；试求上述各过程中旳膨胀功及熵旳变化，并将各过程旳相对位置画在同一张v p -图和s T -图上解：热力系1kg 空气（1） 膨胀功：])12(1[111k k p p k RT w ---=＝111.9×103J熵变为0（2）)21(T T c u w v -=∆-=＝88.3×103J12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝116.8)/(K kg J •（3）21ln1p p RT w =＝195.4×103)/(K kg J • 21ln p p R s =∆＝0.462×103)/(K kg J • （4）])12(1[111n n p p n RT w ---=＝67.1×103J n n p p T T 1)12(12-=＝189.2K 12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝－346.4)/(K kg J •4-3 具有1kmol 空气旳闭口系统，其初始容积为1m 3，终态容积为10 m 3，当时态和终态温度均100℃时，试计算该闭口系统对外所作旳功及熵旳变化。

1、简述温度的定义、物理意义及温度测量的工程应用意义。

温度是表征物体冷热程度的物理量，是物质微粒热运动的宏观体现。

根据热力学第零定律说明，物质具备某种宏观性质，当各物体的这一性质不同时，它们若相互接触，其间将有净能流传递；当这一性质相同时，它们之间达到热平衡。

人们把这一宏观物理性质称为温度。

物理意义：从微观上看，温度标志物质分子热运动的剧烈程度。

温度和热平衡概念直接联系，两个物系只要温度相同，它们间就处于热平衡，而与其它状态参数如压力、体积等的数值是否相同无关，只有温度才是热平衡的判据。

温度测量的工程应用意义：温度是用以判别它与其它物系是否处于热平衡状态的参数。

被测物体与温度计处于热平衡，可以从温度计的读书确定被测物体的温度。

2简述热与功的联系与区别区别：功是系统与外界交换的一种有序能，有序能即有序运动的能量，如宏观物体（固体和流体）整体运动的动能，潜在宏观运动的位能，电子有序流动的电能，磁力能等。

在热力学中，我们这样定义功：“功是物系间相互作用而传递的能量。

当系统完成功时，其对外界的作用可用在外间举起重物的单一效果来代替。

”一般来说，各种形式的功通常都可以看成是由两个参数，即强度参数和广延参数组成，功带有方向性。

功的方向由系统与外界的强度量之差来决定，当系统对外界的作用力大于外界的抵抗力时，系统克服外界力而对外界做功。

功的大小则由系统与外界两方的较小强度量的标值与广延量的变化量的乘积决定，而功的正号或负号就随广延量的变化量增大或减小而自然决定。

热量是一种过程量，在温差作用下，系统以分子无规则运动的热力学能的形式与外界交换的能量，是一种无序热能，因此和功一样热量也可以看成是由两个参数，即强度参数和广延参数组成的量。

传递热量的强度参数是温度，因此有温差的存在热量传递才可以进行。

热量的大小也可以由系统的与外界两方的较小强度量的标量与广延量变化量的乘积决定。

热量也有方向性。

热量的方向由系统与外界的温度之差来决定，当外界的温度高于系统的温度时，外界对系统传热。

全国2018年10月高等教育自学考试工程热力学(一)试题课程代码：02248一、单项选择题(本大题共15小题，每小题1分，共15分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1.简单可压缩热力系统的状态可由( )A.两个状态参数决定B.两个具有物理意义的状态参数决定C.两个可测状态参数决定D.两个相互独立的状态参数决定2.热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的( )A.膨胀B.压缩C.凝结D.加热3.q=△h+w t 适宜于( )A.稳流开口系统B.闭口系统C.任意系统D.非稳流开口系统4.锅炉空气预热器中，烟气入口温度为1373K ，经定压放热后其出口温度为443K ，烟气的入口体积是出口体积的( )A.3.1倍B.6.47倍C.0.323倍D.2.864倍5.理想气体定压过程的势力学能变化量为( )A.c p △tB.c v △TC.h-p vD.q-w t6.理想气体等温过程的技术功=( )A.0B.v(p 1-p 2)C.p 1v 1ln 21P P D.h 1-h 2 7.在p —v 图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值( )A.大B.小C.相等D.可能大，也可能小8.不可逆机与可逆机相比，其热效率( )A.一定高B.相等C.一定低D.可能高，可能低，也可能相等9.若弧立系内发生的过程都是可逆过程，系统的熵( )A.增大B.减小C.不变D.可能增大，也可能减小10.水蒸汽热力过程热力学能变化量△u=( )A.q-w tB.△h-△(pv)C.c v (T 2-T 1)D.21t t v c (T 2-T 1)11.理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的温度( )A.升高B.降低C.不变D.无法确定12.热力计算时，回热加热器的出口水温取决于( )A.回热抽气量B.回热抽汽压力C.加热器的给水量D.加热器的进口温度13.若再热压力选择适当，则朗肯循环采用再热后( )A.汽耗率上升，热耗率下降B.汽耗率下降，热耗率上升C.汽耗率与热耗率都上升D.汽耗率与热耗率都下降14.在定压加热燃气轮机循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的( )A.循环最高温度B.循环最低温度C.平均吸热温度D.平均放热温度15.湿空气中水蒸汽所处的状态( )A.可以是饱和状态，也可以是过热蒸汽状态B.只能是饱和状态C.既不是饱和状态，也不是过热蒸汽状态D.只能是过热蒸汽状态二、多项选择题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)在每小题列出的五个选项中有二至五个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

高等工程热力学作业（编程）第三章实际气体状态方程第四章实际气体导出热力学性质与过程题目：一、用PR方程计算制冷剂R290、R600a和混合制冷剂R290/R600a：50/50wt%的PVT性质。

二、用PR方程计算制冷剂R290、R600a和混合制冷剂R290/R600a的导出热力学性质焓和熵。

源程序：1、牛顿迭代法求Zfunction Z=newton(A,B,Z)err=1e—6;for n=0：1000f=Z^3-（1—B）*Z^2+Z*（A—2*B—3*B^2）-（A*B-B^2-B^3);Z=Z-f/(3＊Z^2-2*（1—B）*Z+(A—2*B—3＊B^2）);if（abs(f)〈err）breakendend %%%％%%％％%%％%％%%％％％％％%％%%％％%%％%％%%％％％%%%%%%%%%%%%%％％％％％%%％％%％％％%%％%％％％2、求a、b、Z、v等参数函数function [v,Z,a,b，beta]=vv(p，T）R=8。

31451；N1=［44.096 369。

89 4。

2512 0.1521］；N2=［58。

122 407。

81 3.6290 0.1840］；k1=0。

37464+1.54226*N1(4)-0。

26992＊N1(4)^2；alpha1=(1+k1＊(1-（T/N1(2）)^0。

5）)^2;a1=0。

45724＊alpha1＊R^2*N1（2)^2/N1（3）/10^6;aa1=0.45724＊R^2＊N1（2)^2/N1(3)/10^6＊2＊sqrt（alpha1）＊（-k1/（2＊sqrt （N1（2)*T）））;b1=0。

07780*R*N1(2)/N1（3）/10^6;k2=0。

37464+1.54226*N2(4)-0。

26992*N2（4)^2;alpha2=（1+k2＊（1—(T/N2（2))^0。

5）)^2；a2=0.45724*alpha2＊R^2*N2(2）^2/N2(3)/10^6;aa2=0。

高等工程热力学作业2014年流体热物性部分高等工程热力学作业一、请用PR 方程计算工质R290、R600a 和混合工质R290/R600a(50/50Wt%)的pvT 性质。

PR 方程的形式为：()()RT a p v b v v b b v b =--++- 220.45724c c R T a p α= …… 0.07780c cRT b p = 0.52[1(1)]r k T α=+-20.37464 1.542260.26992k w w =+-(1m i j ij i j a x x k =-∑∑…… m i i ib x b =∑120.01k = …………(R32/R125)已知参数：R=8.31451;R290： M=44.096g/mol T c =369.89K p c =4.2512MPa w=0.1521 R600a ：M=58.122g/mol T c =407.81K p c =3.629Pa w=0.184 解题思路：本题采用PR 方程求解工质R290和R290a 及其混合物的物性，已知温度和压力即可得到摩尔体积的值。

其编写程序如下。

1、程序如下(1)纯质R290clc;clear;pc1=4.251200;tc1=369.89;R=8.314;p=input('输入工质压力MPa)');t=input('输入工质温度℃');w1=0.1521;t=t+273.15;pr1=p/pc1;tr1=t/tc1;k1=0.37464+1.54226*w1-0.26992*w1^2;al1=(1+k1*(1-tr1^0.5))^2;al=0.45724*al1*R^2*tc1^2/pc1;b1=0.07780*R*tc1/pc1;A1=0.45724*al1*pr1/tr1^2;B1=0.07780*pr1/tr1;z=1.0;D=1;fz=1; %给变量赋初值eps1=0.00001;eps2=0.00001;%采用牛顿迭代法求z的值while D>eps1&&abs(fz)>eps2fz=z^3-(1-B1)*z^2+z*(A1-2*B1-3*B1^2)-(A1*B1-B1^2-B1^3);fzz=3*z^2-2*(1-B1)*z+A1-2*B1-3*B1^2;y=z;z=z-fz/fzz;D=abs((z-y)/z);endv=z*8.31451*t/p/10^6;fprintf('该温度及压力下的工质的摩尔体积为v=%.6fm3/mol\n',v);(2)R600a同R290，只是物性参数改变。

3.4 热力学第二定律作业一、单项选择题1．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是()A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大解析：选D.根据热力学第一定律，A错；假如有外界的影响，可以使热量由低温物体传递给高温物体，比如空调工作时有电的参与，B错；当r<r0时，两分子间作用力表现为斥力，距离增大．分子力做正功，分子势能减小，C错；由分子力的特点知，D对．2．下列说法，正确的是()A．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行B．一切自然过程总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会增大D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小解析：选 A.根据熵增加原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行，故选A.3．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来，其原因是()A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化为机械能，只有机械能才能转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析：选 C.机械能和内能的相互转化，必须通过做功来实现．机械能可以自发地转化为内能，但内能不能自发地转化为机械能．4．下列过程中，可能发生的是()A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开解析：选 C.根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他影响，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象也有方向性，D项也错．5．下面关于熵的有关说法错误的是()A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中熵总是增加的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序解析：选 C.如果过程是可逆的，则熵不变，如果不可逆，则熵是增加的，而且一切自然过程都是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．6．下列说法中正确的是()A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性B．热量不可能由低温物体传给高温物体C．气体的扩散过程具有方向性D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性解析：选 C.热力学第二定律反映的是所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、D错；热量不是不能从低温物体传给高温物体，关键是看能否还产生其他影响，B错；气体的扩散过程具有方向性，C对．7．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感知一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”．关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是()A．尾气的温度越高，柴油机越节能B．尾气的温度越低，柴油机越节能C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关D．以上说法均不正确解析：选 B.气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就越低．二、双项选择题8．根据热力学第二定律，下列说法中正确的是()A．不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化D．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能解析：选AD.热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，不可能从单一热源吸收能量，意味着不仅要从一个热源吸热，而且一定会向另一个热源放热，故A对；机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须有外界的帮助，故B错；冰箱向外传递热量时消耗了电能，故C错；火力发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能向机械能转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不会全部变为电能，故D对．9．对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更加无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展解析：选AC.在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故A正确，B错误．根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更加无序的状态发展，故C正确，D错误．故选AC.10．下列关于能量转化的说法中，正确的是()A．机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能B．机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能C．机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能D．机械能可以转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化解析：选BD.由能的转化和守恒定律及能量守恒定律知，各种形式的能量之间可以相互转化，但是内能在转化为机械能的过程中，由于内能的各种耗散，不会完全转化为机械能．故B、D正确．三、非选择题11．质量相同、温度相同的水，如图所示分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？解析：分子的无规则运动就是一种无序运动，气体分子的无规则运动最剧烈，无序程度最大．所以质量相同、温度相同的水分别处于固、液、气三种状态时，固态的无序程度最小，气态的无序程度最大，而熵的大小表示无序程度大小，所以气态的熵最大，液态的熵较大，固态的熵最小．答案：见解析☆12.某热机使用热值q＝3.0×107 J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80%，汽缸中高温、高压的燃气将内能转化为机械能的效率为η2＝40%，热机传动部分的机械效率为η3＝90%，若热机每小时燃烧m＝40 kg的燃料，那么热机输出的有用功率为多少？解析：根据题意，热机每小时做的功为W＝qmη1η2η3＝3.0×107×40×80%×40%×90% J＝3.456×108 J由功率的定义式P ＝W t ＝3.456×10860×60W ＝96 000 W ＝96 kW. 答案：96 kW。

姓名：舒小华 学号：0618003138. 如右图所示，气缸内的空气体积为0.008m ³，温度为17℃，初始时空气压力为0.1013MPa ，弹簧处于自由状态。

现向空气加热，使其压力升高，并推动活塞向上运动而压缩弹簧，已知活塞的面积为0.08m ²，弹簧的刚度为400N/cm ，空气的热力学能变化关系式为△u=0.717{△T}k KJ/Kg.环境大气压力Pb=0.1MPa ，试求使气缸内空气压力达到0.15MPa 所需的热量。

解：查阅资料得空气的气体常数为Rg=287J/(kg.K)初始时弹簧处于自由状态，活塞处于平衡状态即（0.1013-0.1）*106*0.08-G=0解得重力力等于G=104N当气缸压力达到0.15MPa 时由活塞的平衡方程可得（0.15-0.1）*106*0.08-G-△l*k=0解得△l=9.74cm=0.0974m气体大气压所做的功Wa.re=⎰⎰=⨯=0977.0*08.0066.781101.0P J dV bdV 克服弹簧弹力所做的功=J 7352.1890.0974*******1l K 2122=⨯⨯⨯=∆ 克服重力力所做的功W Ff =G*s=104*0.0974J=10.1296J气体所做的功W=Wa.re+We+W Ff =781.6+189.7352+10.1296=981.4648J有理想气体方程PV=m RgT 得101100T T V P V P = 即1T 15.273170.097408.0008.015.0008.01013.0+=⨯+⨯⨯）（ 解得T 1=848.11KP 0V 0=m RgT 0解得m=PoVo/RgT 0Kg 00973.0)15.27317(28710008.01013.06≈+⨯⨯⨯= 由=0.717{△T}k KJ/Kg.得△u=0.717{T1-T0}*m=0.72*{848.11-（17+273.15）}*0.00973KJ=3.89256KJ由热力学第一定律Q=△U+W 得Q=（3.89256310⨯+981.4648）J=4874.02J=4.87402KJ所需吸收热量为4.87402KJ9.有一橡皮气球，当其内部气体压力和大气压相同为0.1MPa 时呈自由状态，体积为0.3m ³。