工程热力学

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1、第 1 章 基本概念11 本章基本要求 深刻理解热力系统、外界、热力平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循 环的概念，掌握温度、压力、比容的物理意义，掌握状态参数的特点。12 本章难点 1热力系统概念，它与环境的相互作用，三种分类方法及其特点，以及它 们之间的相互关系。2引入准静态过程和可逆过程的必要性，以及它们在实际应用时的条件。 3系统的选择取决于研究目的与任务，随边界而定，具有随意性。选取不 当将不便于分析。 选定系统后需要精心确定系统与外界之间的各种相互作用以 及系统本身能量的变化,否则很难获得正确的结论。4稳定状态与平衡状态的区分：稳定状态时状态参数虽然不随时间改变， 但是靠外界影响

2、来的。平衡状态是系统不受外界影响时，参数不随时间变化的状 态。二者既有所区别，又有联系。平衡必稳定,稳定未必平衡。5注意状态参数的特性及状态参数与过程参数的区别。名词解释 闭口系统、开口系统、绝热系统、孤立系统、热力 平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环第2章 理想气体的性质2.1 本章基本要求 熟练掌握理想气体状态方程的各种表述形式，并能熟练应用理想气体状态方 程及理想气体定值比热进行各种热力计算。并掌握理想气体平均比热的概念和 计算方法。理解混合气体性质，掌握混合气体分压力、分容积的概念。2.2 本章难点 1运用理想气体状态方程确定气体的数量和体积等，需特别注意有关物理 量的含义及单位

3、的选取。2考虑比热随温度变化后，产生了多种计算理想气体热力参数变化量的方 法，要熟练地掌握和运用这些方法，必须多加练习才能达到目的。3在非定值比热情况下,理想气体内能、焓变化量的计算方法，理想混合气体的分量表示法，理想混合气体相对分子质量和气体常数的计算2.5 自测题一、是非题 1当某一过程完成后,如系统能沿原路线反向进行回复到初态,则上述过程 称为可逆过程。()2只有可逆过程才能在 p-v 图上描述过程进行轨迹。()3可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。()4气体克服外界环境压力p而膨胀，其容积变化dv,则膨胀功5 W= p dvsur sur5. 梅耶公式C - C =

4、R也能适用于实际气体。()pv6. 混合气体中容积成分较大的组分, 则其摩尔成分也较大。 ()7. 压力表读值发生变化, 说明工质的热力状态也发生了变化。 ()8. 气体常数与气体的种类及所处的状态均无关。 ()9. 理想气体Cp和Cv都是T的函数，所以Cp-Cv也是T的函数。()10. 向1 m3的气体加热使其温度升高1 C，所需要的热量是气体密度与质量比热的乘积。 ()二、选择题1. 准静态过程与可逆过程的特点是()A) 都是一系列平衡状态所组成，无差别B) 缓慢进行的准静态过程就是可逆过程C) 没有任何耗散损失的准静态过程就是可逆过程。2. 外界(或环境)的定义是指()A) 与系统发生热

5、交换的热源B) 与系统发生功交换的功源C) 系统边界之外与系统发生联系的一切物体。3. 不同的混合气体的摩尔容积()A) 在相同的状态下相等B) 在相同的状态下不相等C) 决定于混合气体的摩尔成分D) 决定于混合气体的总质量4. 系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行一个()A) 可逆绝热压缩过程；B) 不可逆绝热压缩过程；C) 边压缩边吸热过程；D) 边压缩边放热过程。5 MCMC 的数值是( )pvA) 与状态有关；B) 与气体性质有关；C) 与过程有关；D) 常数。三、填空题1在热力过程中，强度性参数起作用；广度性参数起作用。2. 理想气体实际上是实际气体的压

6、力_。或比容_时极限状态的气体3在混合气体中,质量成份较大的组分，其摩尔成份。4. 混合气体已知g，则其气体常数的表达式为，混合气体已知r，则ii其气体常数的表达式为。5. 工程热力学中，通常系统可由、和三种方式与外界进行能量交换。四、名词解释理想气体定压比热通用气体常数梅耶公式及适用条件五、计算题1 压缩机每分钟自外界吸入温度为25。C，压力为O.IMpa的空气2 m3,充入 容积为8.5m3的储气罐内，设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问20分钟 后空气压缩机可将罐内的表压力提高到多少，设充气过程中气罐内温度始终保持 不变。2. 在一直径为50cm的气缸中有一个可移动的活塞，内存有2ba

7、r,18。C的理 想气体0.2 m3，在定压下如温度上升200。C，求膨胀功及活塞移动的距离3. 50kg废气和75kg空气混合，已知废气的质量成分g =0.14, g =0.06,co2o2g =0.05， g =0.75，空气的质量成分 g =0.232，g =0.768，混合气体H2ON2o2N2p=1bar,T=300K，求混合气体的比容第 3 章 热力学第一定律3.1 基本要求深刻理解热量、储存能、功的概念，深刻理解内能、焓的物理意义理解膨胀(压缩)功、轴功、技术功、流动功的联系与区别 熟练应用热力学第一定律解决具体问题3.2 本章重点1必须学会并掌握应用热力学第一定律进行解题的方法

8、，步骤如下：1 )根据需要求解的问题，选取热力系统。2 )列出相应系统的能量方程3 )利用已知条件简化方程并求解4 )判断结果的正确性2深入理解热力学第一定律的实质，并掌握其各种表达式(能量方程)的 使用对象和应用条件。3切实理解热力学中功的定义，掌握各种功量的含义和计算，以及它们之 间的区别和联系，切实理解热力系能量的概念，掌握各种系统中系统能量增量的 具体含义。4在本章学习中，要更多注意在稳态稳定流动情况下，适用于理想气体和 可逆过程的各种公式的理解与应用。3.5自测题一、是非题1实际气体在绝热自由膨胀后,其内能不变。()2流动功的大小取决于系统进出口的状态,而与经历的过程无关。()3 .

9、由于Q和W都是过程量，故(Q-W)也是过程量。()4系统经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故不能与外界交换热 量()5. 无论过程可逆与否，闭口绝热系统的膨胀功总是等于初、终态内能差( )6. 给理想气体加热， 其内能总是增加的。 ()，7. 只有可逆过程才能在pv图上描绘过程进行的轨迹。()8. 膨胀功是贮存于系统的能量，压力愈高，则膨胀功愈大。 ()9在研究热力系统能量平衡时,存在下列关系E + E二恒量。As +Assys sursys sur=恒量。 ()10. W=Q- A U 同样适用闭口系统和开口系统。 ()二、选择题1. 密闭刚性容器，内贮参数为 P ，t 的空气，容器内

10、装有叶轮并与外界相11通，设空气温度降至t2,气体对外作功A W = -AUB W =-AHDW=Q-AU2. 压气机压缩气体所耗理论轴功为A J pdvBJ d (pv)11C J pdv + p v 一 p v1 1 2 213. 5w = -c dT适用条件为vA 理想气体可逆过程C 任何工质定容过程B 理想气体绝热过程D 任何工质绝热过程4. q = c AT + JRdv 适用于。vA理想气体可逆过程B 一切气体可逆过程C理想气体一切过程D 理想气体准静态过程5. dq = dh + 5叫只适用于。A 理想气体可逆过程B 任何工质任何过程C 理想气体任何过程D 任何工质可逆过程6.

11、贮有空气的绝热刚性密闭容器中，安装有电加热丝，通电后，如取空气为系统，则过程中的能量关系有 A Q0 , U0 , W0BQ=0 , U0 ,W0 , U0 , W=0DQ=0 , U=0 ,W=0三、填空1.热量与膨胀功都是量，热能通过差而传递，膨胀功通过传递2.闭口系统q = Ah适用于过程，开口系统q = Ah适用于3 能量方程式q = Ah + w适用的条件是s4. 公式5q = 5w适用于理想气体的过程。5 .公式5 q = dh适用于任何气体的过程。6 .公式5 w = -dh适用于过程。s四、名词解释热力学第一定律焓系统的储存能技术功稳态稳流五、计算题1. lkg空气从初态p =

12、5bar, T =340K。在闭口系统中进行可逆绝热膨胀，11其容积变为原来的2倍(v = 2v )求终态压力、温度、内能、焓的变化及膨胀功。212压气机产生压力为6bar，流量为20kg/s的压缩空气，已知压气机进口状态p =1bar, t =20C，如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的1.15 11倍，求压气机出口温度t及实际消耗功率P。23气体从p =1bar， v =0.3 m3压缩到p =4bar，压缩过程中维持下列关系 p=av+b 其中 a=- 1 5 b ar / m 3 ，试计算过程中所需的功,并将过程表示在 P-v 图上。第 4 章 理想气体热力过程及气体压缩4.1

13、本章基本要求熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、V、T、Au、Ah、 a s的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v、T-s图上的表示。4.2 本章重点结合热力学第一定律，计算四个基本热力过程、多变过程中的状态参数和过 程参数及在 p-v 、 T-s 图上表示。本章的学习应以多做练习题为主，并一定注意 要在求出结果后，在 p-v 、 T-s 图上进行检验4.4 自测题一、是非题1. 气体从绝热容器中做自由膨胀，则气体的温度与压力变化的关系式为=1P1kn 的值都相同2. 多变过程曲线上取任意两点的参数，所求得的多变指数3. 多变过程中，轴功与膨胀功之间存在下列关系 W

14、s=nW()4. 容积效率的大小只与余隙容积有关。 ()5多变指数 n 为负值的过程只能是放热过程。()6在 T-s 图上,任意两条可逆绝热过程线不能相交。( ) 7比热可能出现负值()8要得到较高的压力,不一定要采用多级压缩。()9有余隙的压气机若能实现定温压缩,即使要达到较高的压力也不必采用多 级压缩。()10压缩 1kg 气体所需的理论轴功,无论压缩与膨胀过程的多变指数是否相 同,都与余隙容积的大小无关。()二、选择题1. 某理想气体，经可逆定压过程对外作功W,则其内能的变化量和与外界 交换的热量分别为。A 无确定值CA u = w ， q = kwAu =w(K 一 1)KW(K- 1)2. 一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气球的容积。则气球内的气体进行的是。A定压过程 B多变过程C定温过程 D定容过程3. 多级(共 Z 级)压气机压力比的分配原则应是()。A B =(P+P ) / Z B B =(P / P ) 1 / ziZ+11iZ+11C 0= (P ) /PD 0= (P / P ) / ZiZ+11iZ+114. 系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行一个