第一章習(xí)題課分析

1、第一章練第一章練習(xí)課習(xí)課 熱力系的選取及解題思路熱力系的選取及解題思路種類：種類：閉口系、開口系、絕熱系、閉口系、開口系、絕熱系、孤立系孤立系熱力系的選取取決于研究目的和方法，熱力系的選取取決于研究目的和方法，具有具有隨意隨意性，選取不當(dāng)將不便于分析。性，選取不當(dāng)將不便于分析。一旦取定系統(tǒng)，一旦取定系統(tǒng)，沿邊界沿邊界尋找相互作用。尋找相互作用。例例1：絕熱剛性容器向氣缸充氣：絕熱剛性容器向氣缸充氣試分別選取試分別選取閉口系閉口系和和開口系開口系，畫出充氣，畫出充氣前后前后邊界邊界，標(biāo)明，標(biāo)明功功和和熱熱的方向。的方向。(1)以容器內(nèi)原有氣體為系統(tǒng)以容器內(nèi)原有氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系功量：功量：

2、氣體對(duì)活塞作功氣體對(duì)活塞作功WWQ熱量：熱量：氣體通過(guò)活塞從外界吸熱氣體通過(guò)活塞從外界吸熱Q(當(dāng)初始溫度一樣時(shí)）(2)以容器內(nèi)殘留的氣體為系統(tǒng)以容器內(nèi)殘留的氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系功量：功量： 殘留氣體對(duì)放逸氣體作功殘留氣體對(duì)放逸氣體作功WWQ熱量：熱量： 殘留氣體從放逸氣體吸熱殘留氣體從放逸氣體吸熱Q(3)以放逸氣體為系統(tǒng)以放逸氣體為系統(tǒng)閉口系閉口系功量：功量： W + W熱量：熱量： Q + QWQWQ(4)以容器為系統(tǒng)以容器為系統(tǒng)開口系開口系功量：功量： 對(duì)放逸氣體作出的流動(dòng)功對(duì)放逸氣體作出的流動(dòng)功W熱量：熱量： 與放逸氣體的換熱量與放逸氣體的換熱量QWQ(5)以氣缸活塞為系統(tǒng)以氣缸活塞為

3、系統(tǒng)開口系開口系功量：功量： W + W熱量：熱量： Q + QWQWQ思考題思考題有人說(shuō)，不可逆過(guò)程是無(wú)法恢復(fù)到初有人說(shuō)，不可逆過(guò)程是無(wú)法恢復(fù)到初始狀態(tài)的過(guò)程，這種說(shuō)法對(duì)嗎？始狀態(tài)的過(guò)程，這種說(shuō)法對(duì)嗎？不對(duì)。關(guān)鍵看是否引起外界變化。不對(duì)。關(guān)鍵看是否引起外界變化。可逆過(guò)程指可逆過(guò)程指若若系統(tǒng)回到初態(tài)，外界系統(tǒng)回到初態(tài)，外界同時(shí)恢復(fù)到初態(tài)。同時(shí)恢復(fù)到初態(tài)?？赡孢^(guò)程并不是指系統(tǒng)必須回到初可逆過(guò)程并不是指系統(tǒng)必須回到初態(tài)的過(guò)程。態(tài)的過(guò)程。有人認(rèn)為，開口系統(tǒng)中系統(tǒng)與外界有有人認(rèn)為，開口系統(tǒng)中系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換，而物質(zhì)又與能量不可分割，物質(zhì)交換，而物質(zhì)又與能量不可分割，所以開口系不可能是絕熱系。對(duì)不對(duì)

4、，所以開口系不可能是絕熱系。對(duì)不對(duì)，為什么？為什么？n答答: :熱力學(xué)中把熱量定義為熱力系和外界之間僅僅熱力學(xué)中把熱量定義為熱力系和外界之間僅僅由于溫度的不同而通過(guò)邊界傳遞的能量。對(duì)于開口由于溫度的不同而通過(guò)邊界傳遞的能量。對(duì)于開口系，若沒(méi)有因溫差而導(dǎo)致的熱量傳遞，則可以為絕系，若沒(méi)有因溫差而導(dǎo)致的熱量傳遞，則可以為絕熱系，物質(zhì)的進(jìn)出導(dǎo)致的能量交換不是熱量。熱系，物質(zhì)的進(jìn)出導(dǎo)致的能量交換不是熱量。 思考題判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（1）以冰水混合物為熱力系以冰水混合物為熱力系90 0 緩慢加熱緩慢加熱外部溫差傳熱外部溫差傳熱準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程系統(tǒng)內(nèi)部等溫傳熱，無(wú)耗散系統(tǒng)內(nèi)部等

5、溫傳熱，無(wú)耗散內(nèi)可逆內(nèi)可逆外不可逆外不可逆判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（2）蒸汽流經(jīng)減壓閥進(jìn)入汽輪機(jī)蒸汽流經(jīng)減壓閥進(jìn)入汽輪機(jī)典型的典型的不可逆過(guò)程不可逆過(guò)程，因有漩渦，產(chǎn)生，因有漩渦，產(chǎn)生耗散耗散是不是是不是準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)，取決于，取決于開度開度判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（3）帶活塞的氣缸中，水被緩慢加熱帶活塞的氣缸中，水被緩慢加熱緩慢加熱，每一時(shí)緩慢加熱，每一時(shí)刻水有確定的溫度刻水有確定的溫度準(zhǔn)靜態(tài)加熱準(zhǔn)靜態(tài)加熱火與水有溫差火與水有溫差外不可逆外不可逆以以水水為系統(tǒng)為系統(tǒng)內(nèi)可逆內(nèi)可逆以以水活塞水活塞為系統(tǒng)為系統(tǒng)活塞與壁面無(wú)摩擦活塞與壁面無(wú)摩擦內(nèi)可逆內(nèi)可逆活塞與壁面

6、有摩擦活塞與壁面有摩擦內(nèi)不可逆內(nèi)不可逆判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（4）電或重物電或重物電或重物帶動(dòng)攪拌器加熱容器中氣體電或重物帶動(dòng)攪拌器加熱容器中氣體電功電功熱熱機(jī)械功機(jī)械功熱熱耗散耗散是否是否準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)，看加熱快慢，看加熱快慢但但不可逆不可逆自由膨脹過(guò)程自由膨脹過(guò)程剛性，絕熱剛性，絕熱真空真空 ABB中沒(méi)有氣體，不能取做系統(tǒng)中沒(méi)有氣體，不能取做系統(tǒng)以以A中原有氣體中原有氣體為為系統(tǒng)系統(tǒng)A中氣體中氣體非準(zhǔn)靜態(tài)非準(zhǔn)靜態(tài)A中氣體沒(méi)有作中氣體沒(méi)有作功功沒(méi)有沒(méi)有作功對(duì)象作功對(duì)象后后進(jìn)去的對(duì)進(jìn)去的對(duì)先先進(jìn)去進(jìn)去的的氣體作功了嗎？氣體作功了嗎？判斷題1.對(duì)剛性容器內(nèi)的水加熱，使其在恒溫對(duì)

7、剛性容器內(nèi)的水加熱，使其在恒溫下蒸發(fā)；下蒸發(fā)；2.對(duì)剛性容器內(nèi)的水作功，使其在恒溫對(duì)剛性容器內(nèi)的水作功，使其在恒溫下蒸發(fā)；下蒸發(fā)；3.對(duì)剛性容器內(nèi)的空氣緩慢加熱，使其對(duì)剛性容器內(nèi)的空氣緩慢加熱，使其從從0升溫到升溫到50。判斷是否可逆判斷是否可逆判斷題1孤立系是絕熱閉口系孤立系是絕熱閉口系,反之也成立。反之也成立。2工質(zhì)經(jīng)過(guò)一不可逆過(guò)程，不能夠恢復(fù)到工質(zhì)經(jīng)過(guò)一不可逆過(guò)程，不能夠恢復(fù)到初狀態(tài)初狀態(tài)3環(huán)境溫度恒定，若放置在恒溫環(huán)境中的環(huán)境溫度恒定，若放置在恒溫環(huán)境中的壓力容器的壓力表讀數(shù)也不變，則說(shuō)明壓力容器的壓力表讀數(shù)也不變，則說(shuō)明容器中所裝工質(zhì)的質(zhì)量也不變。容器中所裝工質(zhì)的質(zhì)量也不變。4工質(zhì)經(jīng)

8、過(guò)任何一種循環(huán)，其熵的變化量工質(zhì)經(jīng)過(guò)任何一種循環(huán)，其熵的變化量為為0。計(jì)算題計(jì)算題一氣缸活塞裝置內(nèi)的氣體由初態(tài)p1=0.3Pa,V1=0.1m3,緩慢膨脹到V2=0.2m3 ，若過(guò)程中壓力和體積間的關(guān)系為pVn=常數(shù)，試分別求（1）n=1.5；（2）n1.0；（3）n0時(shí)的膨脹功如圖所示，1kg理想氣體，從狀態(tài)1 變化到狀態(tài)2 ，若第一次變化過(guò)程沿132進(jìn)行，第二次沿12進(jìn)行，分別計(jì)算這兩個(gè)過(guò)程中氣體所做的膨脹功.),(11vp22,p vpv123p2p1v1v2321 2 3131130wpdvpdvp vv 121p vv211121pppvvpvv22211 2111121ppwpdv

9、vvp dvvv122112ppvv1-8.容器被分隔成A、B兩室，如圖示。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b=0.1013MPa,B室內(nèi)壓力表的讀數(shù)pe2=0.04MPa，壓力表1的讀數(shù)為pe1=0.294MPa，求壓力表3的讀數(shù)。312A B294. 01bAepppMPa04. 02BAepppMPabBeppp3=0.254MPa1-9.氣缸中封有空氣，初態(tài)氣缸中封有空氣，初態(tài)p1=0.2MPa，體積，體積V1=0.4m3,緩慢緩慢膨脹到膨脹到V2=0.8m3。（。（1）過(guò)程中）過(guò)程中pV維持不變；（維持不變；（2）過(guò)程中）過(guò)程中氣體先循氣體先循 3m5 . 04 . 0MPaVp膨脹到膨脹到Vm0.

10、6m3，再維持壓力不變，膨脹到，再維持壓力不變，膨脹到V20.8m3。試分別求兩過(guò)程中氣體作出的膨脹功。試分別求兩過(guò)程中氣體作出的膨脹功。pv1m2121121ln21VVVpVdVpVpdVWVV5.44104J2121mmmWWW21mmpdVpdV216105 . 04 . 0mmmdVpdVV5.0104J1-14據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，某地各發(fā)電廠平均每生產(chǎn)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，某地各發(fā)電廠平均每生產(chǎn)1kW.h電耗煤電耗煤372g。若標(biāo)煤的熱值為。若標(biāo)煤的熱值為29308kJ/kg，試求電廠平均熱效率，試求電廠平均熱效率t是多少？是多少？1kW.h3600kJ2930810003723600kJt代價(jià)收益=33.3%1-15 某房間冬季通過(guò)墻壁和窗子向外散熱某房間冬季通過(guò)墻壁和窗子向外散熱70000kJ/h，房間內(nèi)有房間內(nèi)有2只只40W的點(diǎn)燈照明，其他家電耗電約的點(diǎn)燈照明，其他家電耗電約100W。為維持房?jī)?nèi)溫度不變，房主購(gòu)買了供暖系數(shù)為為維持房?jī)?nèi)溫度不變，房主購(gòu)買了供暖系數(shù)為5的熱泵，的熱泵，求驅(qū)動(dòng)熱泵所需的功率。求驅(qū)動(dòng)熱泵所需的功率。照明燈和家電耗功轉(zhuǎn)化為熱量照明燈和家電耗功轉(zhuǎn)化為熱量240+100180W房間單位時(shí)間散熱率為：房間單位時(shí)間散熱率為：70000/3600=19.44kW則需要熱泵的供熱率為：則需要熱泵的供熱率為：19.440.