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生物系统传输过程习题解答工程热力学第一章 热力学第一定律P18 （P23）1-1 解：大气压力a b P p 41.1006583224.133755=⨯=容器中气体的压力barP p a 3065.235.23065141.10065816.11999078.1000241.1006583224.133********.91020==++=+⨯+⨯=1-2 解：大气压力a b P p 41.1006583224.133755=⨯=容器中气体的绝对压力a vb P p p p 97.2066444.7999341.1006583224.13360041.100658=-=⨯-=-= 真空表的读数g b v mmH p p p 615)600755(770=--=-= 1-3 解：大气压力OmmH O mmH P P mmH p a a g b 2235.1012880665.919.9932519.993253224.133745745=÷==⨯==烟气的真空度a vb a v P p p p Om m H P gl gz p 66.9854053.78419.993258080665.953.78453.78430sin 2.080665.9108.030sin 23=-=-==÷==︒⨯⨯⨯⨯=︒⋅=⋅=ρρ1-6 解：气体膨胀所做的功kJ J V V p dV p pdV W V V V V 1801018.0)2.08.0(103.0)(6612112121=⨯=-⨯⨯=-===⎰⎰1-9 解：由已知条件得：JR dRR dR R R pdV W dRR dR R dV R V RKR KD p m P D p K KD p KD p V V R R a 87.2267)0016.0002563.0(102355)2.0225.0(1023554109420109420410750433434107502)/(103754.0101503443225.02.0433225.02.032322333311112121=-⨯⨯=-⨯⨯=⨯=⨯=⨯⨯===⨯==⨯===⨯=⨯===∴=⎰⎰⎰ππππ1-11 解：1.室内向室外每小时传出的热量为)/(33.833)/(3600103)/(10366s kJ s kJ h kJ =⨯=⨯ 2．车间各工作机器产生的热量为)/(400400s kJ kW= 3．室内电灯所产生的热量为)/(5510050s kJ kW W==⨯ 4．为使车间的温度维持不变，须供给车间的热量+室内机器和电灯产生的热量=向室外传出的热量 即：)/(10542.133.428)/(33.42833.83354006h kJ kW s kJ Q Q ⨯≈===++1-12 解：已知汽化潜热h r ∆=，根据稳定流动能量方程式 t w h q +∆=而定压过程中0=t w )/(2250kg kJh q =∆=∴ 又根据热力学第一定律的解析式)/(47.207153.178225010)001.0763.1(1013252250)()(31212kg kJ v v p q u v v p u w u q =-=⨯-⨯-=--=∆∴-+∆=+∆=- 1-19 解：设水蒸气的质量流量为水蒸气∙m 。
m l h mmm l m kg cm g 1.05.02.030sin 2.0200/800/8.033=⨯======ρ已知：烟气的真空度为：Pa h g p v 8.78430sin 2.081.9800=⨯⨯=⋅⋅=ρ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2OO mmH Pa p v 2027.808.784== 烟气的绝对压力为：kPa Pa p p p v b 540.98388.985408.7843224.133745==-⨯=-=2.2填空缺数据（兰色）：2.9 题略已知：D 1 = 0.4 m ，p 1 =150 kPa ，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD ，太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量解：由D 1=0.4 m ，p 1=150 kPa ，可求得：k =375 kPa/mkJD D k dD kD W dDkD D d kD pdV dW D D 27.2)(822)6(414233321=-===⋅==⎰ππππ答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有：Pa p p T V p T V p T V p 512112222111100.2313⨯==== △U =△H = 03.7 题略解：（1）混合后的质量分数：ωCO 2 = 5.6 %， ωO 2 =16.32 %， ωH 2O =2 %， ωN 2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ） （4） 体积分数：φCO 2= 3.67 %， φO 2=14.72 %， φH 2O =3.21 %， φN 2=78.42 %（5）各组分气体分压力：p CO 2 = 0.01101 MPa ， p O 2 =0.04416 MPa ， p H 2O =0.00963 MPa ， p N 2 =0.2353 MPa下面是附加的一些例题，供参考：一、试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？ 解：∵ 定压过程总加热量为： q =c p △T其中用来改变热力学能的部分为：△u= c v △T 而 c p = c v +R gK J K kJ p p mR V V mR s m S g g /1426.1/101426.13ln 208.0005.0ln ln31212=⨯=⨯⨯=-==∆=∆-∴ 定压过程用来作功的部分为：w =R g △T二、2kg 某种理想气体按可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从300℃降低到60℃，膨胀过程中作功418.68 kJ ，吸热83.736 kJ ，求：（1）过程的多变指数；（2）气体的c p 和c V 。
二零一七年，秋第一章 热力学第一定律1—1用水银压力计测量容器中的压力，在水银柱上加一段水，若水柱高1020mm ，水银柱高900mm ，当时大气压力计上的度数为b 755mmHg p =。
求容器中气体的压力. 解：查表可知：21mmH O=9.80665Pa 1mmHg=133.3224Pa 由题中条件可知2H O Hg b1020 mm 9.80665 Pa 900mm 133.3224Pa 755mm 133.3224Pa 230.651 KPa 0.231MPap p p p =++=⨯+⨯+⨯=≈容器 即容器中气体的压力为0。
231MPa 。
1-2容器中的真空度为600mmHg v p =,气压计上的高度是b 755mmHg p =，求容器中气体的绝对压力（用Pa 表示）。
如果容器中的绝对压力不变,而气压计上高度为b 770mmHg p =，求此时真空表的度数（以mmHg 表示）。
解：因为600mmHg=600mm 133.3224Pa=79993.4Pa v p =⨯ b 755mmHg=755mm 133.3224Pa=100658.4Pa p =⨯ 容器中气体的绝对压力为b v 100658.479993.420665Pa p p p =-=-= 若以mmHg 表示真空度，则2066520665Pa=mmHg 155mmHg 133.3224p ==则当气压计高度为b 770mmHg p =时，真空表的读数为770mmHg 155mmHg 615mmHg vb p p p '=-=-=1-3用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角30α=︒，压力计使用密度30.8g/cm ρ=的煤油，斜管中液柱长200mm l =，当地大气压力b 745mmHg p =。
求烟气的真空度（mmHg ）及绝对压力。
解:压力计斜管中煤油产生的压力为33sin 0.810kg /m 9.80.2m sin30=784Pa j p gl ρα==⨯⨯⨯⨯︒当地大气压为b 745mmHg=745mm 133.3224Pa/mm=99325.2Pa p =⨯ 则烟气的绝对压力为b j 99325.2Pa 784Pa 98541.2Pa p p p =-=-=若压力计斜管中煤油产生的压力用mmH 2O 表示,则烟气的真空度为22784=784Pa=mmH O=79.95mmH O 9.80665j p1—6气体初态为3110.3MPa, 0.2m p V ==,若在等压条件下缓慢可逆地膨胀到320.8m V =，求气体膨胀所做的功。
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。
而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
热工基础1-3章部分习题参考答案1-41-51-7某种气体在气缸中进行一缓慢膨胀过程，其体积由31.0m 增加到325.0m ，过程中气体压力循{}{}34.0-24.0m MP v p a =变化。
若过程中气缸与活塞的摩擦保持为200 N ，当地大气压力为0.1MP a ，气缸截面面积为31.0m ，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 。
解：（1）该过程可视为可逆过程()KJ dv v pdv w 5.25104.024.06=⨯-==⎰⎰(2) ()KJ v p p w b f w 8.1615.01.01.01200=⨯⎪⎭⎫⎝⎛+=∆+=∴KJ w w w w u 7.88.165.25=-=-= (3) 若无摩擦KJ v p w b w 15=∆= ∴KJ w w w w re u 5.10155.25,=-=-=1-9某蒸汽动力厂加入锅炉的每1MW 能量要从冷凝器排出0.58MW 能量，同时水泵要消耗0.02MW 功，求气轮机输出功率和电厂的热效率。
解：由能量守恒：0.58+P-0.02=1∴P=1-0.58+0.02=0.44电厂对外输出净功等于产生功减去水泵耗功=0.44-0.02=0.4242.0142.010===q w η2-12-3-252 KJ/kg2-62-10某大型气轮机装置的压缩机从环境大气中吸入压力为95 kPa 、温度为20 ℃的空气，空气进入压气机时速度较小，流出压气机时气流压力为1.52MPa 、温度为430℃、速度为90 m/s ，压气机输入功率5000 kW ，试确定空气的质量流量。
已知空气的焓仅是温度的函数，T c h p =。
解：取压气机为系统，为稳定开口系。
()s m f mW zq g c q H Q +∆+∆+∆=221 压气机可视为绝热。
Q=0; 且01=f c ， 0=∆z ， s KJ W s /5000-= ∴()0212212=-+-sf m p m W c q T T c q()()s kg sKJ c T T c W q f p sm /1210902120430004.1/500021322212=⨯⨯+-⨯=+-=-3-93-113-12113-13。
热工基础习题及答案工程热力学第一章大体概念1-2 试确信表压力为时U 形管压力计中液柱的高度差。
（1）U 形管中装水，其密度为1000kg/m 3；（2）U 形管中装酒精，其密度为789kg/m 3。
解答：m29.178981.91001.02m02.1100081.91001.0166=⨯⨯=∆=⨯⨯=∆=∆∴∆=酒精水）（）即（h h gP h h g P gg ρρ 1-3 用U 形管测量容器中气体的压力。
在水银柱上加一段水柱（如图1-3）。
已侧的水柱高850mm ，汞柱高520mm 。
那时大气压力为755mmHg 。
问容器中气体的绝对压力为多少MPa ？解答：MPa P P P P H g O H 178.080665.98503224.1335207552b =⨯+⨯+=++=）（图1-3 图1-41-4 用斜管压力计测量锅炉烟道中烟气的真空度（如图1-4）。
管子的倾角o30=α；压力计中利用密度为800kg/m3的煤油；斜管中液柱长度l=200mm 。
那时大气压力mmHg P 745b =。
问烟气的真空度为多少毫米水柱？绝对压力为多少毫米汞柱？解答：mmHgP P P mmHgPa h g P v b o v 1135.7391050062.78.7847452801001972.18.784 8.81784.930sin 2.0800131=⨯⨯-=-==⨯⨯=⨯⨯⨯=∆=--绝）（）（ρ1-7 从工程单位制热力性质表中查得，水蒸汽在500℃、100at 时的比体积和比焓别离为kg kcal h kg m v /6.806/03347.03==、。
在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学各为多少？ 解答：kgkJ pV U MPaP /8.304803347.01080665.91868.46.806h 280665.91080665.9100134=⨯⨯-⨯=-==⨯⨯=）（）（1-8 摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点别离为C 0o和C 010o，而华氏温标那么相应地取为F o32和F o212。
二零一七年，秋第一章 热力学第一定律1—1用水银压力计测量容器中的压力，在水银柱上加一段水，若水柱高1020mm ，水银柱高900mm ，当时大气压力计上的度数为b 755mmHg p =。
求容器中气体的压力. 解：查表可知：21mmH O=9.80665Pa 1mmHg=133.3224Pa 由题中条件可知2H O Hg b1020 mm 9.80665 Pa 900mm 133.3224Pa 755mm 133.3224Pa 230.651 KPa 0.231MPap p p p =++=⨯+⨯+⨯=≈容器 即容器中气体的压力为0。
231MPa 。
1-2容器中的真空度为600mmHg v p =,气压计上的高度是b 755mmHg p =，求容器中气体的绝对压力（用Pa 表示）。
如果容器中的绝对压力不变,而气压计上高度为b 770mmHg p =，求此时真空表的度数（以mmHg 表示）。
解：因为600mmHg=600mm 133.3224Pa=79993.4Pa v p =⨯ b 755mmHg=755mm 133.3224Pa=100658.4Pa p =⨯ 容器中气体的绝对压力为b v 100658.479993.420665Pa p p p =-=-= 若以mmHg 表示真空度，则2066520665Pa=mmHg 155mmHg 133.3224p ==则当气压计高度为b 770mmHg p =时，真空表的读数为770mmHg 155mmHg 615mmHg vb p p p '=-=-=1-3用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角30α=︒，压力计使用密度30.8g/cm ρ=的煤油，斜管中液柱长200mm l =，当地大气压力b 745mmHg p =。
求烟气的真空度（mmHg ）及绝对压力。
解:压力计斜管中煤油产生的压力为33sin 0.810kg /m 9.80.2m sin30=784Pa j p gl ρα==⨯⨯⨯⨯︒当地大气压为b 745mmHg=745mm 133.3224Pa/mm=99325.2Pa p =⨯ 则烟气的绝对压力为b j 99325.2Pa 784Pa 98541.2Pa p p p =-=-=若压力计斜管中煤油产生的压力用mmH 2O 表示,则烟气的真空度为22784=784Pa=mmH O=79.95mmH O 9.80665j p1—6气体初态为3110.3MPa, 0.2m p V ==,若在等压条件下缓慢可逆地膨胀到320.8m V =，求气体膨胀所做的功。
第一章 习 题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
由于有引风机的抽吸，锅炉设 备的烟道中的压力将略低于大气压力。
如果微压机的斜管倾斜角︒=30α， 管内水 解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==⨯⨯⨯⨯=-αρ＝水柱mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱1-3解：bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.005.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-=1－4 解：kPa H p p p b 2g mm 15745760＝＝－＝＝汞柱真空室-kPa p p p a 36236021=+=+=真空室kPa p p p b 19217036212=-=-= kPa p p p b c 1902192=-=-=真空室kN A p p F b 8.150.45π41133.3745)(2=⨯⨯⨯⨯=-=真空室1-4 解：bar mmHg p p p p b 11.215828003.133/81.9300760=⨯+=＝＋＋＝＋汞柱水柱1-5解：由于压缩过程是定压的，所以有KJ V V p pdV W V V 200)4.08.0(105.0)(62121=-⨯⨯=-==⎰1-6 解：改过程系统对外作的功为⎰⎰=--===--0.50.33.013.023.1111.33.115.03.02585.)(0.3V W 1kJ V V V p dV V p pdV1-7解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设cD p =，式中c 为常数，D 为气球的直径，由题中给定的初始条件，可以得到：5000003.015000011====D p D p c 该过程空气对外所作的功为kJ D D c dD D c D cDd pdV W D D D D V V 36.34)3.04.0(500000081)(8121)61(44414233212121=-⨯⨯=-====⎰⎰⎰ππππ1-8 解：（1）气体所作的功为：⎰⨯=⨯+=0.30.146101.76d 100.04)(0.24J V V W（2）摩擦力所消耗的功为：J L f W 10000.1)(0.32.01000Δ=-⨯=＝摩擦力 所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：J W W W 41066.1⨯-＝＝摩擦力活塞1-9解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa ，所以气体对外所作的功为：J V p W 56108.121009.0⨯=⨯⨯==∆1-11 解：确定为了将气球充到2m 3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压b p ）Pa V V p V V p p 551121121101.822)(2100.92)(2)(⨯=+⨯⨯=+=+=前两种情况能使气球充到2m 3J V p W b 55101.82100.9Δ⨯=⨯⨯==情况三:3333.309.0215.0m p V p V b =⨯=贮气罐贮气罐气球＋贮气罐＝所以气球只能被充到3333.12333.3m V ＝－＝气球的大小，故气体对外作的功为：J W 55101.231.33100.9⨯=⨯⨯=第二章思考题绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。
山东大学热工基础课后习题解答第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。
而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习 题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
m l h mmm l m kg cm g 1.05.02.030sin 2.0200/800/8.033=⨯======ρ已知：烟气的真空度为：Pa h g p v 8.78430sin 2.081.9800=⨯⨯=⋅⋅=ρ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2OO mmH Pa p v 2027.808.784== 烟气的绝对压力为：kPa Pa p p p v b 540.98388.985408.7843224.133745==-⨯=-=2.2填空缺数据（兰色）：2.9 题略已知：D 1 = 0.4 m ，p 1 =150 kPa ，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD ，太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量解：由D 1=0.4 m ，p 1=150 kPa ，可求得：k =375 kPa/mkJD D k dD kD W dDkD D d kD pdV dW D D 27.2)(822)6(414233321=-===⋅==⎰ππππ答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有：Pa p p T V p T V p T V p 512112222111100.2313⨯==== △U =△H = 03.7 题略解：（1）混合后的质量分数：ωCO 2 = 5.6 %， ωO 2 =16.32 %， ωH 2O =2 %， ωN 2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ） （4） 体积分数：φCO 2= 3.67 %， φO 2=14.72 %， φH 2O =3.21 %， φN 2=78.42 %（5）各组分气体分压力：p CO 2 = 0.01101 MPa ， p O 2 =0.04416 MPa ， p H 2O =0.00963 MPa ， p N 2 =0.2353 MPa下面是附加的一些例题，供参考：一、试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？ 解：∵ 定压过程总加热量为： q =c p △T其中用来改变热力学能的部分为：△u= c v △T 而 c p = c v +R gK J K kJ p p mR V V mR s m S g g /1426.1/101426.13ln 208.0005.0ln ln31212=⨯=⨯⨯=-==∆=∆-∴ 定压过程用来作功的部分为：w =R g △T二、2kg 某种理想气体按可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从300℃降低到60℃，膨胀过程中作功418.68 kJ ，吸热83.736 kJ ，求：（1）过程的多变指数；（2）气体的c p 和c V 。
解：（1）过程的多变指数： 由理想气体状态方程： T mR pV g =因质量不变，所以162.513333573122121212211=⨯⨯===V T V T p p T T V p V p 由多变过程的过程方程： nn v p v p 2211=质量不变，可推得：nnV p V p 2211=两边取对数2211ln ln ln ln V n p V n p +=+494.131ln 162.51ln ln ln ln ln ln ln 21122112=⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=--=V V p p V V p p n（2）气体的c p 和c v ：由闭口系能量方程： kJ W Q U 944.33468.418736.83-=-=-=∆)/(6978.0)573333(296.334)()(1212K kg kJ T T m U c T T mc U v v ⋅=--=-∆=-=∆又wn w t = ∴ kJ W Q H t 772.54168.418494.1736.83-=⨯-=-=∆)/(1287.1)573333(2772.541)()(1212K kg kJ T T m H c T T mc H p p ⋅=--=-∆=-=∆三、容积为V =0.6m 3的压缩空气瓶内装有压力p 1=10 MPa ，温度T 1=300K 的压缩空气，打开瓶上阀门用以启动柴油机。
假定留在瓶内的空气进行的是可逆绝热膨胀（定熵过程，不发生热传导，但不是温度不变，所以不是热力学能不变的过程）。
设空气的定压比热容为c p =1.005 kJ/(kg ·K)， Rg=0.287 kJ/(kg ·K)，问：（1）瓶中压力降低到p 2=0.7 MPa 时，用去了多少千克空气？（2）过了一段时间后，瓶中空气吸热，温度又恢复到300K ，此时瓶中空气的压力为多大？ 解：（1）p 2时用去了多少千克空气 由定熵过程的过程方程：kkv p v p 2211= （反复用到的2个公式）和理想气体状态方程：T mR pV g =，这里m 是剩下气体的质量K=C p / C V = C p / C p -R g (迈耶公式)可推得： K p p T T kk 3296.140107.03004.14.011212=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-kgm m m kg T R V p m kgT R V p m g g 3.594.103296.1402876.0107.07.693002876.01010216222261111=-=∆=⨯⨯⨯===⨯⨯⨯==（2）T 又恢复到300 K 时，p 3 =？MPa V T R m p g 4924.16.03002874.101123=⨯⨯==四、 将500kg 温度为20℃的水在p 1=0.1Mpa 的压力下用电加热器定压加热到90℃，大气环境温度为20℃，水的比热取4.187 kJ/(kg ·K)，若不计散热损失，求此加热过程消耗的电力及做功能力损失。
解：取500kg 水和电加热器作为孤立系统，水温升高所需的热量：kJ 146545)2090(187.4500=-⨯=∆=t mc Q水温升高所需的热量=消耗的电力，所以消耗的电力为146545 kJ. 该加热过程将高品质的电能变为热能，能量品质降低。
孤立系统的熵增为K kJ T T mc S S O H iso /49.448293363ln 187.4500ln122=⨯==∆=∆ （电加热器熵增为0）火用 损失为：kJ 13140849.4482930=⨯=∆=iso S T I五、 设大气压力为0.1 MPa ，温度为30℃，相对湿度φ = 0.6，试利用水蒸汽性质表计算求得湿空气的露点温度、绝对湿度、比湿度及干空气和水蒸汽的分压力。
解：由t =30℃ 查附表1-a 得：p s = 4.2451 kPa∵ φ= p v ／p s ＝0.6 ∴ p v = φ.p s ＝0.6×4.2451 = 2.54706 kPa 再利用附表1-b 查p v 对应的饱和温度，（线性插值）得露点温度：1366.21)002.000254706.0(002.0003.05403.171142.245403.17=-⨯--+=d t ℃绝对湿度：33,/18/018198.0303185.831454706.21m g m kg T R p v v g v v v ==⨯===ρ 比湿度：01626.054706.210054706.2622.0622.0=-⨯=-⨯=v v p p p ωp a = p －p v = 100－2.54706 = 97.45294 kPa六、 设干湿球温度计的读数为t = 30℃，t w = 25℃，大气压力p b = 0.1 MPa ，试用ω—t 图确定空气的h 、ω、φ、t d 各参数，然后查表计算求得p v 、ρ。
解：由t =30℃、t w =25℃ 在ω-t 图上找到所求湿空气状态点，然后读出该状态对应的h 、d 、φ、t d ：h ≈76 kJ/kg （a ） d =ω≈0.018 kg/kg （a ） φ≈66.5 % t d = 23℃ 计算得： p v ≈φ.p s ＝0.665×0.0042451 = 0.002823 MPa = 2.823 kPa （p s 查附表1-a ）33,/17.20/02016951.0303185.8314823.2m g m kg T R p V m v g v v v ≈=⨯≈==ρ 七、 某实验室每分钟需要压力为6 MPa 的压缩空气20标准立方米，现采用两级压缩、级间将空气冷却到初温的机组进行生产，若进气压力p 1=0.1MPa ，温度t 1=20℃，压缩过程的多变指数n =1.25。
求：（1）压缩终了的空气温度；（2）压气机的耗功率；（3）若改用单级压缩，压缩过程的多变指数仍为n =1.25，再求压缩终了的空气温度和压气机的耗功率。
解：（1）压缩终了空气的温度： 最佳压力比：KT T T p p nn 2.441746.7293)(746.71.0625.1125.1113213=⨯=⋅=====--ππ（2）压气机耗功率P c ：需要的20标准立方米（标准状态：p 0 =101.325 kPa ，t 0 = 0℃）空气流量为：)(1222)/(431.0min)/(86.252732872010325.10112,,300T T R n nm w m P P s kg kg T R Vp m g i c i c c g --⋅⋅=⋅⋅====⨯⨯⨯==kW32.183)2932.441(287.0125.125.1431.02=-⨯⨯-⨯⨯=（3）改用单级压缩时Kp p T T nn 5.6641.0629325.1125.111312=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=--耗功率：kWT T R n nm w m P g i c c 77.229)2935.664(287.0125.125.1431.0)(112,=-⨯⨯-⨯=--⋅=⋅=。
