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热力学基本定律

发布时间：2010/6/8 阅读次数：2131 字体大小: 【小】【中】【大】

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热力学基本定律

1．闭口系中实施以下过程，试填补表中空缺数据

2．如图2-1所示，某封闭系统沿a—c—b途径由状态a变化到b，吸入热量90kJ，对外作功40kJ，试问：

① 系统从a经d至b，若对外作功10 kJ，则吸收热量是多少？

② 系统由b经曲线所示过程返回a，若外界对系统作功23 kJ，吸收热量为多少？

③ 设U_a=5kJ，U_d=45kJ，那么过程a—d和d—b中系统吸收热量各为多少？

图2-1

3．绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-2所示。试问：

① 活塞是否对流体作功？

② 通过对活塞加压，把流体压力从p₁=0.2MPa提高到p₂=3MPa，内能变化多少？焓变化多少？

图2-2

4．某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40t/h，汽轮机进口处压力表读数为9MPa，进口比焓为3 440kJ/kg，汽轮机出口比焓为2 240 kJ/kg，真空表读数为95.06kPa，当时当地大气压力为98.66kPa，汽轮机对环境放热为6.3×10³kJ/h，试求：

① 汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？

② 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？

③ 汽轮机的功率是多少？

④ 若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多大影响？

5．某活塞式氮气压气机，压缩前后氮气的参数分别为：p₁=0.1MPa，v₁=0.88m³/㎏；p₂=1.0MPa，v₂=0.16m³/㎏。设在压缩过程中每千克氮气内能增加180kJ，同时向外放出热量60kJ。压气机每分钟生产压缩氮气18㎏，试求：

① 压缩过程对每千克氮气所作的功；

② 生产每千克压缩氮气所需的功；

③ 带动此压气机至少要多大的电动机？

6．某系统经历了四个热力过程组成的循环，试填下表所缺之数据。

7．说法“自发过程是不可逆过程，那么非自发过程是可逆过程”对吗？为什么？

8．试利用T_H和T_L表示图2-3所示的两循环的热效率比。已知△s_A=△s_B。

图2-3

9．某制冷循环，工质从温度为-23℃的冷源吸热100kJ，并将热量203 kJ传给温度为17℃的热源（环境），此循环满足克劳修斯不等式吗？

10．某热机循环，工质从温度为T_H=2 000K的热源吸热Q_H，并向温度为T_L=300K的冷源放热Q_L。在下列条件下，试根据孤立系熵增原理确定该机循环可能否？可逆否？

① Q_H=1 500J，Q_L=800J；

② Q_H=2 000J，净功W_o=1 700J。

11．冷油器中油进口温度为80℃，出口温度为35℃，油的流量为每分钟5㎏。冷却水的进口温度为20℃，出口温度为40℃，试求：[油的比热容为c_oi=2.022(kJ/㎏·K)]

① 冷却水的流量；

②油和水之间不等温传热引起的熵产。

12．将5㎏0℃的冰投入到20㎏温度为40的水容器中。假定容器绝热，试求冰完全融化且与水温度达到热平衡时的系统的熵产。已知冰的融解热为333kJ/㎏。

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