chapter2热力学第一定律VIP专享

例题２－１ 一个装有２kg工质的闭口系经历如下过程：过程中系统散热 25kJ ，外界对系统做功 100kJ ，比热力学能减少 15kJ/ kg ，并且整个系统被举高 1000m。试确定过程中系统动能的变化。 解 由于需要考虑闭口系统动能及位能的变化，所以应用第一定律的一般表达式（２－７b），即 2f12QUm cmg z W   于是 2f1KE2 m cQWUmg z  ( 25kJ)( 100kJ)(2kg)( 15kJ/k g)   2-3(2kg)(9.8m/s )(1000m 10 ) = +85.4 kJ 结果说明系统动能增加了 85.4kJ 。 讨论 （１） 能量方程中的Q ,W ，是代数符号，在代入数值时，要注意按规定的正负号含义 代入。 U，mg z 及2f12 m c表示增量，若过程中它们减少应代负值。 （２） 注意方程中每项量纲的一致，为此mg z 项应乘以310 。 例题２－２ 一活塞汽缸设备内装有５kg 的水蒸气，由初态的比热力学能 12709.0kJ/ kgu ，膨胀到22659.6kJ/ kgu ，过程中加给水蒸气的热量为 80kJ ，通过搅拌器的轴输入系统 18.5kJ 的轴功。若系统无动能、位能的变化，试求通过活塞所做的功 解 依题意画出设备简图，并对系统与外界的相互作用加以分析。如图２－４所示，这是一闭口系，所以能量方程为 QUW  方程中是总功，应包括搅拌器的轴功和活塞膨胀功，则能量方程为 paddlepistonQUWW  psitonpaddle21()WQ Wm uu (+80kJ)( 18.5kJ)(5kg)(2659.62709.9)kJ/kg  350 kJ  讨论 （１） 求出的活塞功为正值，说明系统通过活塞膨胀对外做功。 （２） 我们提出膨胀功12dWp V ，此题中因不知道 pV过程中的变化情况，因此无法用此式计算pistonW （３） 此题的能量收支平衡列于表２－３中。 输入 / k J 输出/ k J 18.5(搅拌器的轴功) 80.0（传热） 总和：98.5 350(活塞功) 350 总的输出超过了输入，与系统热力学能的减少，即 U=98.5 350= 251.5k J 相平衡。 例题２－３ 如图２－５所示的汽缸，其内充以空气。汽缸截面积2100cmA ，活塞距离底面高度10cmH ，活塞以及其上重物的总质量1195kgG 。当地的大气压力ba102kPp ，环境温度027 Ct。当汽缸内的气体与外界处于热平衡时，把重物拿去100kg ，活塞突然上升，最后重新达到热力平衡。假定活塞和汽缸壁之间无摩擦，气体可以通过汽缸壁与外界充分...