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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 =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2bar,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,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 .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. 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 =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 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 Ws=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
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