西南交大机械类热工基础答案.doc

1.3 题略 解： 1.5 题略 烟气的真空度为： ∵ 1 mmH2O = 9.80665 Pa ∴　1 Pa = 0.10197 mmH2O 烟气的绝对压力为： 1.10 题略 解：锅内表压力 2.2填空缺数据（蓝色）： 过程 Q/kJ W/kJ △U/kJ 1-2 1390 0 1390 2-3 0 395 -395 3-4 -1000 0 -1000 4-1 0 -5 5 2.9 题略 已知：D1 = 0.4 m，p1 =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D2 = 0.45 m 求：过程中气体对外做功量 解：由D1=0.4 m，p1=150 kPa，可求得：k =375 kPa/m 答：过程中气体对外做功量为2.27 kJ 2.12 题略 解：（1）确定空气的初始状态参数 （2）确定拿去重物后，空气的终了状态参数 由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。则 活塞上升距离 对外做功量 由闭口系能量方程，Q=△U+W，因T2 = T1，故△U = 0。所以求得气体与外界的换热量为 Q =W=97.999 J 讨论：（1）本题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用计算，本题是一种特殊情况，即已知外界压力，故可用外界参数计算功（多数情况下外界参数未予描述，因而难以计算）。 （2）系统对外做功97.999 J，用于提升重物的功量为（有用功），另一部分是克服大气压力所做的功。 3.3 题略 解：（1）泄漏的气体量为 （2）泄漏的气体在1bar及17℃时占有的容积为 3.6 题略 解：由题意：△U = 0 → T2 = T1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有： △U =△H = 0 3.7 题略 解：（1）混合后的质量分数： ωCO2 = 5.6 %， ωO2 =16.32 %， ωH2O =2 %， ωN2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： Meq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： Req = 288.124 J/（kg·K） （4） 体积分数： φCO2 = 3.67 %， φO2 =14.72 %， φH2O =3.21 %， φN2 =78.42 % （5）各组分气体分压力： pCO2 = 0.01101 MPa ， pO2 =0.04416 MPa ， pH2O =0.00963 MPa ， pN2 =0.2353 MPa 3.8题略 解：由题意，H2的摩尔成分 由教材公式（3.35），求混合气体的当量摩尔质量 混合气体的当量气体常数为 由理想气体状态方程，求得罐内所允许的最高温度为 3.10题略 解：（1）多变指数n 由多变过程的过程方程： （2）过程中热力学能、焓和熵的变化量 由理想气体的状态方程： 又 （3）空气对外所作的膨胀功和技术功 由闭口系能量方程： 3.13 题略 解：（1）略 （2）每一过程中工质热力学能、焓、熵的变化以及与外界交换的膨胀功 求热力学能、焓、熵的变化，关键是利用理想气体的状态方程和过程方程求出各点的状态参数。 1-2为等温过程 2-3为等压过程，3-1为等容过程（返回初态），有 3-1过程： （2）略 3.15 题略 解：（1）三种过程熵的变化量 （a）定温过程： （b）定熵过程： （c）对n =1.2的多变过程，可利用两状态间状态参数之间的关系式： 得： 4.3 题略 ηt＞ηtc 违背了卡诺定理 结论：该循环根本不可能实现。 （也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解） 4.6 题略 解：（1） （2） 1→2 为定熵过程，由过程方程和理想气体状态方程，得： （3）双原子气体，可近似取 如果把双原子气体看作空气，并按单位质量工质的循环功和热量计算热效率，其结果相同，说明不同双原子气体工质进行同样循环时热效率差别不大。 注意: 非卡诺循环的热效率与工质性质有关。如果工质的原子数相同，则相差不大。 也可以利用的关系，将Rg作为变量带入，最后在计算热效率时分子分母刚好约掉。 4-4 题略 解：∵ 定压过程总加热量为： q =cp△T 其中用来改变热力学能的部分为：△u= cv△T 而 cp = cv+Rg ∴ 定压过程用来作功的部分为：w =Rg△T 4.10 题略 思路：利用孤立（绝热）系熵增原理进行判断。 解：取该绝热容器为闭口系，设热水用角标H表示，冷水用角标C表示，并注意液体cp = cv = c 由闭口系能量方程： 固体或液体熵变的计算