1～2 2～3 3～4 4～5 解：同上题
1100 0 -950 0 0 100 0 50 1100 -100 -950 -50 3-7 解：热力系：1.5kg质量气体 闭口系统，状态方程：p?av?b
?U?1.5[(1.5p2v2?85)?(1.5p1v1?85)]＝90kJ
由状态方程得 1000＝a*0.2+b 200=a*1.2+b 解上两式得： a=-800 b=1160 则功量为
2W?1.5?pdv?1.5[112(?800)v?1160v]0.2＝900kJ
21.2过程中传热量
Q??U?W＝990 kJ
3－8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。 解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程
Q??U?W
绝热Q?0 自由膨胀W＝0 因此ΔU=0
对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得
mcv(T2?T1)?0?T2?T1?300K
根据理想气体状态方程
p2?
RT2V2?p1V1V2?16p1＝100kPa
6
3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500 kPa，25℃。充气开始时，罐内空气参数为100 kPa，25℃。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。 解：开口系统 特征：绝热充气过程 工质：空气（理想气体）
根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。
0?m2h2?m0h0?dE
没有流出工质m2=0 dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1
终态工质为流入的工质和原有工质和m0= mcv2-mcv1 mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0 h0=cpT0 ucv2=cvT2 ucv1=cvT1 mcv1=mcv2 =
(1)
p1VRT1p2V
RT2代入上式(1)整理得
T2?kT1T2T1?(kT0?T1)p1p2=398.3K
3－10
供暖用风机连同加热器，把温度为t1?0℃的冷空气加热到温度为t2?250℃，然后送入建
筑物的风道内，送风量为0.56kg/s，风机轴上的输入功率为1kW，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？ 解：开口稳态稳流系统
?Cp?T?Q??T?（1）风机入口为0℃则出口为mt2?t1??t?1.78℃
空气在加热器中的吸热量
Q?Cpm?10000.56?1.006?103?1.78℃
?Cp?T?0.56?1.006?(250?1.78)＝138.84kW Q?m(3)若加热有阻力，结果1
仍正确；但在加热器中的吸热量减少。加热器中
Q?h2?h1?u2?P2v2?(u1?P1v1)，p2减小故吸热减小。
3－11
一只0.06m3的罐，与温度为27℃、压力为7MPa的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流
进罐内，压力达到5MPa时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少？ 解：热力系：充入罐内的气体
7
由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程
mh?mu
T?cpcvT0?kT0?1.4?300?420K
罐内温度回复到室温过程是定容过程
p2? 3－12
T2TP1?300420?5＝3.57MPa
压力为1MPa和温度为200℃的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与
它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要1MPa的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度？ 解:（1）同上题
T?kT0?1.4?473?662K=389℃
（2）h?u?w h=cpT0 L=kp
w??pAdL??pAkdp?12kpAp?12pV?12RT
T=
cpcv?0.5RT0?552K=279℃
同（2）只是W不同
w??pdVcp?pV?RT
T=
cv?RT0?T0?473K＝200℃
3－13
解：W???h
对理想气体h?cp?T
u?cv?T
3－14
解：（1）理想气体状态方程
T2?T1p2p1?2*293＝586K
（2）吸热：
Q?mcv?T?p1VRRT1k?1?T＝2500kJ
8
3-15 解：烟气放热等于空气吸热 1m3空气吸取1.09 m3的烟气的热
Q?1.09?245＝267kJ
?t?Q?vc?2671.293?1?1.01＝205℃
t2=10+205=215℃
3-16 解：m1h1?m2h2?(m1?m2)h3
h?cpT
代入得：
T?m1cT1?m2cT2(m1?m2)c?120*773＋210?473330＝582K
＝309℃ 3－17
解：等容过程
k?cpcp?R?1.4
RT2?RT1k?1p2v?p1vk?1Q?mcv?T?m
3-18 解：定压过程
T1=
?＝37.5kJ
p1VmR?2068.4?10?0.031?2873=216.2K
T2=432.4K
内能
?U?mcv?t?1?(1.01?0.287)?216.＝156.3kJ
焓变
?H?k?U?1.4?156.3218.8 kJ
＝62.05kJ
功量
V2?2V1?0.06mW?
?pdV?p(V2?V1)?2068.4?0.9
热量
p73
Q??U?W?156.3?62.05=218.35 kJ
4-1 1kg空气在可逆多变过程中吸热40kJ，其容积增大为v2?10v1，压力降低为p2?p1/8，设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。 解：热力系是1kg空气 过程特征：多变过程
n?因为
ln(p2/p1)ln(v1/v2)?ln(1/8)ln(1/10)＝0.9
q?cn?T
内能变化为
cv?cp?5272R＝717.5J/(kg?K) R?75cv＝1004.5J/(kg?K) ?5cv?＝3587.5J/(kg?K)
cn? cvn?kn?1?u?cv?T?qcv/cn＝8×103J
膨胀功：w?q??u＝32 ×103J 轴功：ws?nw?28.8 ×103J
焓变：?h?cp?T?k?u＝1.4×8＝11.2 ×103J
熵变：?s?cpln
v2v1?cvlnp2p1＝0.82×103J/(kg?K)
4－2 有1kg空气、初始状态为p1?0.5MPa，t1?150℃，进行下列过程： （1）可逆绝热膨胀到p2?0.1MPa；
（2）不可逆绝热膨胀到p2?0.1MPa，T2?300K； （3）可逆等温膨胀到p2?0.1MPa；
（4）可逆多变膨胀到p2?0.1MPa，多变指数n?2；
10