工程热力学第五版练习题.doc

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，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。3.3 例 题例1门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行,若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面,感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的,你认为这种想法可行吗?解：按题意，以门窗禁闭的房间为分析对象，可看成绝热的闭口系统，与外界无热量交换，Q=0，如图3.1所示，当安置在系统内部的电冰箱运转时，将有电功输入系统，根据热力学规定：W0，由热力学第一定律可知，即系统的内能增加，也就是房间内空气的内能增加。由于空气可视为理想气体，其内能是温度的单值函数。内能增加温度也增加，可见此种想法不但不能达到降温目的，反而使室内温度有所升高。若以电冰箱为系统进行分析，其工作原理如图3.1所示。耗功W后连同从冰室内取出的冷量一同通过散热片排放到室内，使室内温度升高。图3.1例2. 既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器后却能使温度降低呢? 解:参看图3.2, 仍以门窗紧闭的房间为对象。由于空调器安置在窗上，通过边界向环境大气散热,这时闭口系统并不绝热,而且向外界放热，由于Q0，虽然空调器工作时依旧有电功W输入系统，仍然W0，但按闭口系统能量方程：，此时虽然Q与W都是负的,但，所以U0 , 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闭口系统适用于 过程，开口系统适用于 。3能量方程式+适用的条件是 。4公式适用于理想气体的 过程。5公式适用于任何气体的 过程。6公式适用于 过程。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1lkg空气从初态=5bar，=340K。在闭口系统中进行可逆绝热膨胀，其容积变为原来的2倍()求终态压力、温度、内能、焓的变化及膨胀功。2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=1bar，=20，如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的1.15倍，求压气机出口温度及实际消耗功率P。3气体从=1bar，=0.3压缩到=4bar，压缩过程中维持下列关系p=av+b其中a=-15bar/，试计算过程中所需的功,并将过程表示在P-v图上。