与主管道连接。当阀门慢慢打开时,空气进入容器，并使容器中的压力也达到20bar,求容器中空气的最终温度,若:

1) 容器开始时为真空

2) 容器装有一活塞，其上载有重物，正好需要20bar的压力才能举起活塞。

3) 容器在开始时已充有压力为5bar，温度为100℃的空气2kg。 14．一个容积为1.5m3的刚性容器中盛有温度为20℃、压力为lbar的空气。若用电动机带动一个叶轮来搅拌空气，直到压力上升至4bar为止。设空气与外界无热交换，气体比热为定值。求：1) 叶轮对空气所作的功 2)空气的熵变化量(-1120kJ 1.77KJ/K)

15．某气缸中盛有温度为27℃，压力为lbar的0.1kg二氧化碳气体。气缸中的活塞承受一定的重量，且假设活塞移动时没有摩擦。当内能增加12kJ时, 问气体对外作了多少功。气体的熵变化量为多少。(3.428kJ，0.0402kJ/K)

16．在一直径为50cm的气缸中，有温度为185℃、压力为2.75bar的0.09 m3的气体。气缸中的活塞承受一定的重量，且假设活塞移动时没有摩擦。当温度降低到15℃时,问活塞下降多少距离。气体向外放出多少热量。对外作了多少功。( 0.17m，-31.73kJ -9.19kJ )

17．透热刚性容器内有质量为mikg、温度与大气温度T相等的高压气体，由于容器有微量泄漏，气体缓慢地漏入大气，漏气过程中温度始终不变。最后容器中剩余mfkg气体，且压力与大气压相等，试证明容器吸热量：Q?(mi?mf)RT。

提示：该气体温度不变，u和h均不变，且pv=RT. 18．用隔板将绝热刚性容器分成A、B两部分，如图3.5，A部分装有1kg气体，B部分为高度真空，问将隔板抽去后，气体内能是否会变化？温度不变？能否用?q?du?pdv来分析这一过程？能否用：?q?du??w分析。

19．开口系统稳态流动时能否同时满足以下三个能量方

图3.5 A B 程？如能，则说明方程中各项的含义。

?q?du??w

?q?dh??wt（式中wt为技术功）

12?q?dh?dc2?gdz??ws

20．开口系统中，流动功究竟属于下面哪一种形式的能量； （1）进、出系统中，流体本身所具有的能量；

（2）后面的流体对进、出系统的流体为克服界面阻碍而传递的能量； （3）系统中工质进行状态变化由热能转化来的能量。 21．流动功与过程有无关系？ 22．理想气体的cp、cv都随温度而变化，那么它的差值（cp－cv）是否也随温度而变化？

23．如图3.6，向真空容量充气，气体 通过界面时有无流动功、进入容器的能 量是内能还是焓？

24．同上题，绝热充气，容器中的压力 与总管压力达平衡后，容器中气体温度 与总管中气体温度哪个高？为什么？ 图3.6 25．冬季车间内通过墙壁和门窗向外散热量为30×106kJ/h，车间内各种生产设备的总功率为500kW。假定设备在运行中将动力全部转变为热量，另外还用50盏100W的电灯照明，为使车间温度保持不变，求每小时还需向车间加入多少热量？（Q=2.818×107kJ/h）。

26．某蒸气锅炉中，锅炉给水的比焓为62kJ/kg，产生的蒸汽的比焓为2721kJ/kg。已知：锅炉的蒸气产量为4000kJ/h，锅炉的热效率为70%，烧煤的发热值为25120kJ/kg，求锅炉每小时的耗煤量。（604.87kg/h。）

27．空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数是：p1=1bar，t1=27℃；压缩后的参数是：p2=1bar，t2=150℃，压缩过程中空气比内能变化为 Δu=0.716(t2－t1)，压气机消耗的功率为40kW。假定空气与环境无热交换，进、出口的宏观动能差值和重力位能差值可以忽略不计，求压气机每分钟

总 管真 空生产的压缩空气量。（19.45kg/min）。

28．某气体通过一根内径为15.24cm的管子流入动力设备。设备进口处气体的参数是：v1=0.3369 m3/kg，h1=2326kJ/kg，c1=3m/s；出口处气体的参数是h2=2326kJ/kg。若不计气体进出口的宏观能差值和重力位能差值，忽略气体与设备的热交换，求气体向设备输出的功率。（37.85kW）。

29．一热力系统由1.322kg纯物质所组成，初始压力、温度、比容分别为6.867bar、200℃和0.625 m3/kg。此系统经变化至终压力和比容分别为6.867bar、0.625 m3/kg，若压力和比容为两个独立的参数。求：

（1）物质终了温度是多少？内能的增加量是多少。

（2）若系统变化过程中对外作功为12.15kJ，确定热量传递的数量和方向？

30．某系统在定容条件下，通过热传递得到10kJ能量，随后它又在定压下得到50kJ的功，同时放出200kJ的热量：

（1）如果在绝热条件下，建立某个过程能使系统恢复到初始状态。那么，在过程中系统要完成多少功传递？

（2）取初始状态的内能为零，求在其它两个状态下相应的内能。 31．一气缸上端有活塞、活塞上放置重物。气缸中有0.8kg气体，压力为0.3Mpa。如气体进行可逆过程并保持压力不变，体积由0.1 m3减少至0.03m3。这时内能减少60kJ/kg，试求：

（1）气作功量多少； （2）气体放热多少； （3）气体焓的变化为多少。

32．压力为1MPa，温度为200℃的水蒸气以20m/s的速度，在一绝热喷管内作稳定流动，喷管出口蒸汽压力为0.5Mpa，温度的160℃。已知：1Mpa，200℃时，h1=2827.5，v1=0.2059 m3/kg；0.5Mpa，160℃时h2=2767.4，

v2=0.3836m3/kg。试求：

（1）进、出口截面比A1/A2； （2）出口处汽流速度；

（3）当进口速度近似取作零时，出口速度为多少？百分误差若干？

33．水在绝热混合器中与水蒸气混合面被加热。水流入混合器的压力为200kPa，温度为20℃，焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽进入混合器时压力为200kPa，温度为300℃，焓为3072kJ/kg。混合物离开混合器时压力为200kPa，温度为100℃，焓为419kJ/kg。问每分钟需要多少水蒸气。

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p—v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Esys?Esur=恒量。

?ssys??ssur =恒量。( )

10．W=Q-?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P1，t1的空气，容器内装有叶轮并与外界相通，设空气温度降至t2，气体对外作功＿＿＿。

A W???U

B W???H