文档介绍：word
word
1 / 47
word
1、1kg氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。初始时氧气压力为、温度为27℃。如果气缸长度为2L，活塞质量为10kg，试计算拔除销钉后，活塞可能达到的最大速度。氧气的比热容，，
l
2l
销钉
p0
t0=27℃
t=27℃
解：
取气缸内的氧气为研究对象。
根据热力学第一定律知道，参加系统的热量一局部用于增加系统的热力学能，一局部用于对外做功。根据题意：活塞如果要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。由于氧气可以看作理想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。
设环境温度为T0，环境压力为P0，氧气的质量为m，活塞的质量为M，活塞最大速度为Vmax。氧气初始状态的压力为P1，温度为T1，容积为V1，氧气膨胀后的容积为V2，膨胀过程的膨胀功为W。
所以有：代入数据：
2、空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是、440K，出口截面上的压力。×10-3m2，空气的质量流量为，试求喷管喉部面积与出口截面的面积和出口流速。空气的比热容
word
word
2 / 47
word
，，
解：
根据题意知道，进口参数为，。出口截面上的压力。×10-3m2，空气的质量流量Q为。
喷管喉部面积
出口流速
word
word
3 / 47
word
出口截面的面积
3、汽油机定容加热理想循环进气参数为, ，假如循环压缩比，定容增压比。假设工质是空气，比热可取定值，，Rg=287 ，(1)画出循环p-v图与T-s图；(2)求循环的最高温度和最高压力；(3)计算循环的放热量、循环净功与循环的热效率。
解：
〔1〕 p T
3
3 2
4 4
2 1
1
0 0
v s
(2)
T3、p3为循环的最高温度和压力
(3)
word
word
4 / 47
word
4、两个质量为m的比热容为定值的一样物体，处于同一温度T，将两物体作为制冷机的冷、热源，使热从一物体传出并交给另一物体，其结果是一个物体温度升高，一个物体温度降低。证明当被冷却物体温度降到〔〕时所需最小功
证明：要使得整个系统完成这一过程所需功量最小，如此必须有一可逆制冷机在此工作，保证所构成的孤立系统有
得到式中Tt为另一物体在过程终了所具有的温度。
由于过程中冷源传出热量热源吸收热量所以有
5、如下列图，气缸内空气p1=2×105Pa，弹簧刚度k=40kN/m，活塞直径，活塞重可忽略不计，而且活塞与缸壁间无摩擦。大气压力p2=5×105Pa。求该过程弹簧的位移与气体作的膨胀功。
word
word
5 / 47
word
. 解：以弹簧为系统，其受力τ=kL，弹簧的初始长度为
=
弹簧位移
气体作的膨胀功原如此上可利用可用功计算，但此时p与V的函数关系不便确定，显然，气体所作的膨胀功W应该等于压缩弹簧作的功W1加克制大气阻力作的功W2，因此假如能求出W1与W2，如此W也就可以确定。
W =W1+W2
6、压气机空气由P1=100kPa，T1=400K，定温压缩到终态P2=1000kPa，过程中实际消耗功比可逆定温压缩消耗轴功多25%。求：压缩每kg气体的总熵变。
解：取压气机为控制体。按可逆定温压缩消耗轴功：
实际消耗轴功：
word
word
6 / 47
word
由开口系统能量方程，忽略动能、位能变化：
因为理想气体定温过程：h1=h2
故：
孤立