工程热力学练习题答案(9)

33 31 1

10 m3

(27 273)K 300K 100cm×10cm 10 cm T V

?

= = =

取去负载100kg后，因活塞与气缸壁间无摩擦，又能充分与、外界交换热量，最后重新建立热 力平衡时，气缸内压力与温度等于外界的压力与温度，故

2 1 2 2

100 10 m2 771

(195 100)kg 9.80665m/s 10 MPa 0.196MPa 750.062

4b

m g p=p A

? ?

+ = × + =

2=27 273 300KT

由1 1

2 2 1 2

p Vp V T T =

得

10 m3

31.5 10 m3

31 2 1 2

0.294MPa 0.196MPa p V V p

? ?

= = × =

上升距离

3

(1.5 1) 10 m3

?V1

4100 10 m2 0.05m 5cm V?V H A A

2? ?

? = = = =

气缸内气体由状态1到状态2，其间经过的是非准平衡过程，若不克服摩擦阻力所消耗的 功，则气缸内气体所做的功等于克服外力的功，故

6 42 2

0.196 10 Pa 0.05m 100 10 m×=98J W=p A H

?

因为理想气体T=T21时必有U=U21，即?U=0 所以

98J

Q= ? +U W W== 3-7空气初态时T1

1480K，=0.2MPap=，经某一状态变化过程被加热到T2=1100K，这时 2=0.5MPap。求1kg空气的u1u2 1?u h h2?h 、 、

。(1)按平均质量热容表；(2)按空气

第三章理想气体的性质 18

的热力性质表；(3)若上述过程为定压过程，即T1

2

=p2 480K 1100K 0.2MPa T p = = = ， ，

1

，

问这时的u12

?u h h2 u h? 、 、

1

有何改变？(4)对计算结果进行简单的讨论：为什么由气体

性质表得出的u h与平均质量热容表得出的u h不同？两种方法得出的?u，?h是否相同？ 为什么？

解：由附表查得空气的气体常数Rg=0.287kJ/(kg K) 1T1273 480 273 207 Ct= ?°，t2T2273 1100 273 827 C= ?° 由附表查出

207 C 827 C 0 C 0 C

1.0125kJ/(kg K) 1.0737kJ/(kg K)

| |

p p

c = = ，c

207 C 207 C g 0 C 0 C 827 C 827 C g 0 C 0 C

1.0125kJ/(kg K) 0.287kJ/(kg K) 0.7255kJ/(kg K) 1.0737kJ/(kg K) 0.287kJ/(kg K) 0.7867kJ/(kg K)

| | | |

V p V p

c

c R c C R = ?= ? = ?= ?

207 C 1 10 C 827 C 2 20 C

0.7255kJ/(kg K) 207 C 150.2kJ/kg 0.7867kJ/(kg K) 827 C 650.6kJ/kg

| |

V V

u=c t u=c t = =

2? =u1? =650.6kJ/kg 150.2kJ/kg 500.4kJ/kgu u

207 C 1 10 C 827 C 2 20 C

1.0125kJ/(kg K) 207 C 209.6kJ/kg 1.0737kJ/(kg K) 827 C 887.9kJ/kg

| |

p p

h=c t h=c t = =

2? =h1887.9kJ/kg 209.6kJ/kg 678.3kJ/kgh h? =

（2）利用空气的热力性质表 根据T1

2480K，=1100KT=查得h1

2

484.49kJ/kg，=1162.95kJ/kgh=

由定义，

u h R T 1= ?h1g 1 2=h2g 2 2u1 2h1

484.49kJ/kg 0.287kJ/(kg K) 480K 346.73kJ/kg 1162.95kJ/kg 0.287kJ/(kg K) 1100K 847.25kJ/kg 847.25kJ/kg 346.73kJ/kg 50052kJ/kg

g

1162.95kJ/kg 484.49kJ/kg 678.46kJ/kg u R T u R T u u h h = ? =

? =? = ? =? =

（3）因为理想气体的u h只是温度的函数，而与压力的大小无关，所以不论过程是否定 压，只要是T1

2480K，=1100KT=不变，则u1u21h h2、 、 、的数值与上相同，当然?u、?h

也不会改变；

（4）用气体性质表得出的u h是以0 K为计算起点，而用比热表求得的u h是以0 C为