【图文】05-1.5理想气体绝热过程_百度文库
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05-1.5理想气体绝热过程
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01章_物质的PVT关系和热性质02.ppt 49页
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01章_物质的PVT关系和热性质02
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··········
⊙功与过程 准静态过程（quasistatic process） 可逆过程（reversible process） 一般封闭系统Cp与Cv之差 2.焦––汤系数 转变温度（inversion temperature) 3.转变曲线（inversion curve) 14、具有无摩擦活塞的绝热气缸内有5mol双原子理想气体，压力为1013.25kPa，温度为298.2K。
（1）若该气体绝热可逆膨胀至101.325kPa，计算系统所做的功。
（2）若外压从1013.25kPa骤减至101.325kPa，系统膨胀所做的功为多少？ 2.9
焦耳－汤姆逊效应
实验装置如图所示。是始态为P1,V1,T1的气体,左边气体压缩，通过小孔，向右边膨胀，气体的终态为P2,V2,T2。 1.节流过程（throttling proces)
在一个圆形绝热筒的中部有一个多孔塞和小孔，使气体不能很快通过，并维持塞两边的压差。 节流过程是一个恒焓过程。
经节流膨胀后，气体温度降低。
μJT称为焦-汤系数（Joule-Thomson coefficient),它表示经节流过程后，气体温度随压力的变化率。
μJT是系统的强度性质。因为节流过程的 dp&0
经节流膨胀后，气体温度升高。
经节流膨胀后，气体温度不变。
在常温下，一般气体的μJT 均为正值。例如，空气的μJT=0.4K/101.325kPa，即压力下降101.325kPa气体温度下降0.4K。
但H2和 He 等气体在常温下， μJT&0 ，经节流过程，温度反而升高。若降低温度，可使它们的μJT&0。
μJT＝0时的温度称为转变温度，这时气体经焦-汤实验，温度不变。
在虚线以左，
，是致冷区，在这个区内，可以把气体液化；
虚线以右，
，是致热区，气体通过节流过程温度反而升高。
选择不同的起始状态p1T1，作若干条等焓线。
将各条等焓线的极大值相连，就得到一条虚线，将T-p图分成两个区域。
显然，工作物质（即筒内的气体）不同，转化曲线的T,p区间也不同。
例如，N2 的转化曲线温度高，能液化的范围大； 而H2和He则很难液化。 1、气体A的临界温度高于气体B的临界温度，则气体A比气体B
液化。 （难、易） 练习题 2、在101.325kPa下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程恒温，所以该过程?U = 0。 （对、错） 3、H2O (g) 的标准摩尔生成焓等于H2 (g) 的标准摩尔燃烧焓。 （对、错） 4、某真实气体的压缩因子Z & 1，则表示该气体，（
A.易被压缩
B.难于压缩
D.难液化 5、对应状态原理的正确描述应该是（
A.各种气体处于相同的温度和压力之下
B.各种气体处于相同的对比压力和对比温度下
具有近似相同的对比体积
C.各种气体压缩因子都是1
D.各种气体都处于临界温度以上 6、对于临界点的描述，下列说法中（
）是不正确的。
A.临界点处
B.在临界点处，液体和蒸气具有相同的密度
C.临界点所对应的温度是气体可以加压液化所
允许的最高温度
D.在临界参数中，临界体积是最易精确测定的 7、一定量的理想气体，从同一始态的压力P1可逆膨胀到P2，若将等温可逆膨胀后的体积与绝热可逆膨胀后的体积相比，则（
A.前者大于后者
B.前者小于后者
C.二者相等
D.无法判断差别 8、下面摩尔反应焓中，其中（
）既为H2的燃烧焓，又为H2O(l)生成焓。 A. B. C. D.
9、从焓的定义出发，判断下列说法中正确的是（
A.焓是能量，它遵守热力学第一定律
B.焓是系统内含的热
C.焓的增量只与系统的始末状态有关
D.系统的焓等于系统的热力学能与体积功之
和 10、公式 的适用条件应该是（
A.等压过程
B.恒外压过程
C.无相变、无化学变化的变温过程
D.组成不变的均相系统的恒压过程 11、公式 适用条件应该是（
A.恒容过程
B.等容过程
C.无相变、无化学变化和W’＝0且
为常数的恒容过程
D.任何变化 12、在一个恒容的绝热箱内有一绝热隔板，其 两侧分别放有n,T,p 皆不相同
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ZL2010-A压焓图
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你可能喜欢导读：第三章理想气体的性质和理想气体的热力过程，工程热力学与传热学，第三章理想气体的性质和热力过程习题，1理想气体的cp和cV之差及cp和cV之比是否在任何温度下都等于一个常数？，在p-v图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程，可逆定压加热过程，程和可逆绝热膨胀过程，将满足空气下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上：，（3）n=1.6的膨胀过程，?u的正负：（4）n=1.3的压缩过程，如何第三章 理想气体的性质和理想气体的热力过程 英文习题 1. Mass of air in a room Determine the mass of the air in a room whose dimensions are 4 m×5 m×6 m at 100 kPa and 25℃ 2. State equation of an ideal gas A cylinder with a capacity of 2.0 m contained oxygen gas at a pressure of 500 kPa and 25℃ initially. Then a leak developed and was not discovered until the pressure dropped to 300 kPa while the temperature stayed the same. Assuming ideal-gas behavior, determine how much oxygen had leaked out of the cylinder by the time the leak was discovered. 33. Two tanks are connected by a valve. One tank contains 2 kg of carbon monoxide gas at 77oC and 0.7 bar. The other tank holds 8 kg of the same gas at 27oC and 1.2 bar. The valve is opened and the gases are allowed to mix while receiving by heat transfer from the surrounding. The equilibrium temperature is 42℃ Using the model, determine (a) the final equilibrium in bar, and (b) the heat transfer for the in kJ. Carbon Monoxide2kg, 77oC0.7barTank 1valveFIGURE 3-1Carbon Monoxide8kg, 27oC1.2barTank 2energy final ideal gas pressure, process, 4. Electric heating of air in a house
The electric heating systems used in many houses consist of a simple duct with resistance wires. Air is heated as it flows over resistance wires. Consider a 15-kW electric system. Air enters heating section at 100 kPa and 17oC with a volume flow rate of m/min. If heat is lost from the air in the duct to the surroundings at a rate of 200 W, determine the exit temperature CP=1.005 kJ/(kg. K). FIGURE 3-23the 150 of air. 5. Evaluation of the Δu of an ideal gas Air at 300 K and 200 kPa is heated at constant pressure to 600 K. Determine the change in internal energy of air per unit mass, using (a) data from the air table, (b) the functional form of the specific heat, and (c) the average specific heat value.
6. Properties of an ideal gas A gas has a density of 1.875 kg/m at a pressure of 1 bar and with a temperature of 15oC. A mass of 0.9 kg of the gas requires a heat transfer of 175 kJ to raise its temperature from 15oC to 250oC while the pressure of the gas remains constant. Determine (1) the characteristic gas constant of the gas, (2) the specific heat capacity of the gas at constant
pressure, (3) the specific heat capacity of the gas at constant volume, (4) the change of internal energy, (5) the work transfer. FIGURE 3-337. Freezing of chicken in a box A supply of 50 kg of chicken at 6℃ contained in a box is to be frozen to -18℃ in a freezer. Determine the amount of heat that needs to be removed. The latent heat of the chicken is 247 kJ/kg, and its specific heat is 3.32 kJ/kg.℃ above freezing and 1.77 kJ/kg.℃ below freezing. The container box is 1.5 kg, and the specific heat of the box material is 1.4 kJ/kg.℃. Also, the freezing temperature of chicken is -2.8℃. 8. Closed- system energy balance A rigid tank which acts as a perfect heat insulator and which has a negligible heat capacity is divided into two unequal parts A and B by a partition. Different amounts of the same ideal gas are contained in the two parts of the tank. The initial conditions of temperature T, pressure p, and total volume V are known for both parts of the tank. Find expressions for the equilibrium temperature T and pressure P reached after of the partition. Calculate the entropy change for A and B and entropy change of the tank. Assume that Cv,m is constant,
0.2MPa300K0.01m3A0.1MPa300K0.01m3Bremoval the total 9. Thermal processes of an ideal gas 33FIGURE 3-4An air receiver has a capacity of 0.85 m and contains air at a temperature of 15℃ and a pressure of 275 kN/m. An additional mass of 1.7 kg is pumped into the receiver. It is then left until the temperature becomes 15℃ once again. Determine (1) the new pressure of the air in the receiver, (2) the specific enthalpy of the air at 15℃ if it is assumed that the specific enthalpy of the air is zero at 0℃. Take cp=1.005 kJ/kg.K, cc=0.715 kJ/kg.K. 10. Air is compressed steadily by a reversible compressor from an inlet state of 100KPa and 300K to an exit pressure of 900 kPa. Determine the compressor work per unit mass for isentropic compression with k=1.4, (1) isentropic compression with k=1.4, (2) polytropic compression with n=1.3, (3) isothermal compression, and (4) ideal two-stage compression with intercooling with a polytropic exponent of 1.3.
11. A rigid cylinder contains a “floating” piston, free to move within the cylinder without friction. Initially, it divided the cylinder in half, and on each side of the piston the cylinder holds 1 kg of the same ideal gas at 20oC, and 0.2 MPa . An electrical resistance heater is installed on side A of the cylinder, and it is energized slowly to PA2=PB2=0.4 MPa. If the tank and the piston are perfect heat insulators and are of negligible heat capacity, cv=0.72 kJ/(kg?K). Calculate（1）the final temperatures, volumes of A,B sides, （2）the amount of heat added to the system by the resistor. (3）the entropy changes of A,B sides, （4）the total entropy change of the cylinder.
工程热力学与传热学 第三章 理想气体的性质和热力过程
1 理想气体的cp和cV之差及cp和cV之比是否在任何温度下都等于一个常数？ 2 如果比热容是温度t的单调增函数，当t2 >t1时平均比热容c0,c0,ct中哪一个最大？哪一个1t1t2t2最小？ 3 如果某种工质的状态方程式遵循pv?RgT，这种物质的比热容一定是常数吗？这种物质的比热容仅是温度的函数吗？ 4 在p-v图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程，可逆定压加热过程，可逆定温加热过程和可逆绝热膨胀过程。 5 将满足空气下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上： （1）空气升压，升温，又放热； （2）空气膨胀，升温，又吸热； （3）n=1.6的膨胀过程，并判断q，w，?u的正负： （4）n=1.3的压缩过程，并判断q，w，?u的正负。 6 7 8 9 在T-s图上，如何将理想气体任意两状态间的热力学能和焓的变化表示出来。 凡质量分数较大的组元气体，其摩尔分数是否也一定较大？试举例说明之。 理想混合气体的比热力学能是否是温度的单值函数？其cp-cV是否仍遵循迈耶公式？ 有人认为，由理想气体组成的封闭系统吸热后，其温度必定增加，这是否完全正确？你认为哪一种状态参数必定增加？ 10 一绝热刚性汽缸，被一导热的无摩擦的活塞分成两部分，最初活塞被固定在某一位置，汽缸的一侧储有0.4MPa，30℃的理想气体0.5kg，而另一侧储有0.12MPa，30℃，0.5kg的同样气体。然后放开活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设比热容为定值。试求：（1）平衡时的温度(℃)；（2）平衡时的压力（MPa）。 11 如图所示的两室（图中跑面线代表绝热），由绝热且与汽缸间无摩擦的活塞隔开。开始时。两室的体积均为0.1m3，分别储有空气和氢气，压力各为0.Pa，温度各为15℃。若对空气侧加热，直到两室内气体压力升高到1.Pa 为止。求空气的终温及外界加入的热量。已知空气的cV=715.94J/（kg.K），kH2=1.41。 12 6kg的空气，由初态p1=0.3MPa，t1=30℃经下列不同过程膨胀到同一终压p2=0.1MPa；（1）定温过程；（2）定熵过程；（3）n=1.2。试比较不同过程中空气对外所做的膨胀功，交换的热量和终温。 13 2kg的某种理想气体按可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，温度从300℃降为60℃，膨胀期间作膨胀功418.68kJ，吸热83.736kJ，求cp和cV。 14 某气体的摩尔质量为29×10-3kg/mol，由t1=320℃定容加热到t2=940℃，若过程中热力学能变化量?u=700kJ/kg，试按理想气体计算其焓和熵的变化量。 15 空气进入活塞式压气机的状态为p1=0.1MPa，t1=27℃，经可逆绝热过程压缩到t2=207℃，求压缩过程终了空气的压力，热力学能的变化量及过程中空气与外界交换的功量。（1）按定值比热容计算；（2）按空气热力性质表的数据计算。 16 某理想气体在定压过程中吸收了3349kJ的热量，设cV=0.741kJ/(kg.K)，Rg=0.297kJ/（kg..K）。求其对外所作的功及热力学能的变化。 17 某理想气体由初态p1=0.5171MPa，V1=0.142m3，经一热力过程至p2=0.172MPa，V2=0.274m3，过程中气体的焓变?H=-65.4kJ。已知其比定容热容为cV=1.4kJ/(kg.K)，求（1）气体热力学能的变化?U；（2）气体的比定压热容cp。
习题课 理想气体状态方程的应用 18 启动柴油机用的空气瓶, 体积 V=0.3 m, 内装有p1=8 MPa，Tl=303 K 的压缩空气。启动后, 瓶中空气压力降低为 p2=4.6 MPa, 这时 T2=303 K。求用去空气的量 (mol) 及相当的质量 (kg)。
19 某活塞式压气机向容积为 9.5m 的储气箱中充入空气。压气机每分钟从压力为 po=750 mmHg, 温度为t0=15 ℃的大气中吸入 0.2m 的空气。若充气前储气箱压力表读数为0.5 bar, 温度为 t1 = 17 ℃。问经过多少分钟后压气机才能使储气箱内气体的压力提高到p2 =7bar,温度升为t2=50 ℃。
20 某电厂有三台锅炉合用一个烟囱, 每台锅炉每秒产生烟气 73 m(已折算成标准状态下的体积 ), 烟囱出口处的烟气温度为 100 ℃, 压力近似为 101.33 kP啊, 烟气流速为30 m/s。 求烟囱的出口直径。
理想气体的性质和计算 21 为了提高进人空气预热器的冷空气温度, 采用再循环管, 如图所示。己知冷空气的初始温度为 t1=20 ℃, 空气容积流量 为 VOl = 90000m/h(标准状态下)。从再循环管引来的热空气温 度t3=350 ℃。 (1) 若将冷空气温度提升至 t2=40 ℃, 求引出的热空气量。 设过程进行时的压力不变。 (2) 又若热空气再循环管内空气表压力为 150 mmH20, 流速为20 m/s， 当地的大气压为Pb=750 mmHg, 求再循环管的直径。
22 一绝热刚性气缸, 被一导热的无摩擦活塞分成两部分。最初活塞 被固定在某一位置上, 气缸的一侧储有压力为 0.2MPa，温度为 300K
的 0.01m 的空气，另一侧储有同容积，同温度的空气，其压力为 0.1MPa。去除销钉,放松活塞任其自由移动, 最后两侧达到平衡。设空 气的比热容为定值。试计算： 333333热空气350 ℃ 烟气 再循环管
40℃ 冷空气20 ℃ 空气预热器 A 0.2 MPa 300K 30.01m B 0.1 MPa 300K 30.01m （1） 平衡时的温度为多少？ （2） 平衡时的压力为多少？ （3） 两侧空气的熵变值及整个气体的熵变值为多少？ 23 某绝热的刚性容器，若用一隔板将其分为A和B两个不相等的部 分，其内各装有不同数量的同一种理想气体，如图所示。气体状态参数 初始值是已知的。试推导隔板抽出后气体的平衡温度和平衡压力表达式。
理想气体的热力过程 24 在一个承受一定重量的活塞下有 27 ℃ 的空气 0.4 kg , 占据容积 0.25 m 。 试问（1）当加入25 kJ 热量后, 其温度上升到多少 ? 并作了多少功 ?
（2）若活塞到达最后位置后予以固定, 此后再继续加入 25 kJ 热量, 则其压力上至多少 ?
25 2kg 空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程, 如图所示。从初态 PI = 9.807bar，t I = 300℃ 膨胀到终态容积为初态容积的 5 倍。 试计算（1）不同过程中空气的终态参数； （2）对外界所作的功和交换的热量； （3）过程中热力学能，焓，熵的变化量。 设空气cp0 = 1.004kJ/(kg?K), R=O.287kJ/(kg?K), p 1 T T 1 2 2’ 3A PATA VA B PBTB VB v 2 2’ s 0 K = 1.4 。
v 0 s 26 1kg 空气在多变过程中吸取 41.87kJ的热量时, 将使其容积增大 10 倍, 压力降低 8 倍。 求 : (1) 过程中空气的热力学能变化量； (2) 空气对外所作的膨胀功及技术功。设空气 cvo=O.716kJ/(kg?K), K=1.4 。
27 在一具有可移动活塞的封闭气缸中, 储有温度 t1= 45 ℃, 表压力为pgl=10 kPa 的氧气0.3m。在定压下对氧气加热, 加热量为 40 kJ；再经过多变过程膨胀到初温 45 ℃, 压力为 18 kPa。设环境大气压力为 0.1 MPa, 氧气的比热容为定值。 求 : (1) 两过程的焓变量及所作的功； (2) 多变膨胀过程中气体与外界交换的热量。
28 有一汽缸和活塞组成的系统，汽缸壁和活塞均由绝热材料制成，活塞可在汽缸中无摩擦地自由移动。初始时活塞位于汽缸中间，A，B两侧各有1 kg空气, 压力均为0.45 MPa，温度同为900K。现对A侧冷却水管通水冷却，A侧压力逐渐降低。 求：（1）压力降低到0.3 MPa时，A，B两侧的体积是多少？ （2）冷却水从系统带走的热量是多少？ Q3AB包含总结汇报、旅游景点、党团工作、资格考试、办公文档、人文社科、经管营销、专业文献、出国留学、word文档、考试资料以及第三章 理想气体的性质与热力过程等内容。本文共2页
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