工程热力学经典例题第二章_secretVIP免费

2 .5 典型例题 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 25 kJ ，外界对系统做功 100 kJ ，比热力学能减少 15 kJ/ 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 2f12QUmcm gzW  于是 2f1K E2mcQWUm gz  (2 5 k J )(1 0 0 k J )( 2 k g ) (1 2- 3( 2 k g )( 9 . 8 m / s) ( 1 0 0 0 m1 0) = + 8 5 . 4 k 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， mgz及2f12mc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 mgz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 12709.0 kJ/ kgu ，膨胀到22659.6 kJ/ 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 p a d d l ep iQUWW  p s i t o np a d d l e2()WQWm uu (+80 kJ)( 18.5 kJ)(5 kg)(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12dWpV ，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= 251.5 k 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2100 cmA ，活塞距离底面高度10 cmH ，活塞以及其上重物的总质量1195 kgG 。当地的大气压力ba102 kPp，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100 ...