8理想气体的热力过程
第八章理想气体的热力过程
一、是非
题
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,u,c,TV 1(无论在什么过程(可逆与不可逆)中理想气体热力学能的变化都可以用 来
,h,c,Tp计算( )，焓的变化都可以用 来计算( )，熵变化都可以用(8–3),(8–3b)计算( )，实际气体也是如此( )。
2(在定温过程中理想气体的热力学能不变化( )，焓不变化( )，熵也不变化
)。 (
,u,c,TV 3(实际气体在定温过程中热力学能的变化 ，且为0( )，焓的变化为 ,h,c,Tp( )，也为0( )。
4(本章讨论的内容不仅适用于理想气体( )，也适用于任意实际气体( )。
5(n =定值的多变过程是对一些可逆过程的描写( )，任何
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
上实施的过程都可用npV=C的形式概括( )。
6(不可能有多变比热为负的多变压缩过程( )，不可能有比热为负的多变膨胀过程( )。
7(不可能有多变指数为负的多变压缩过程( )，及多变膨胀过程( )。
8(在理想气体等温膨胀过程中有Q=W( )，
表
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示过程中吸入的热量完全变成了功，因此违反了热力学第二定律( )。
9(在高温下吸热对提高工质的作功能力是有利的。( )
二、选择题
1(某绝热容器被隔板分为两半，其中一半盛有气体，另一半为真空。若该气体为理想气体，则隔板抽开后气体的热力学能将 ，温度将 ，压力将 ，熵将 。若该气体为实际气体，则热力学能将 ，温度将 ，压力将 ，熵将 。
(a) 增加; (b) 降低; (c) 不变。
2(某理想气体实施多变膨胀过程，已知其多变指数为1
0; (b) <0; (c) =0
3(多变比热容为负的多变压缩过程多变指数
; (b) n<1;
4(具有相同初态及相同终压的多变过程、定温过程和绝热过程的技术功的绝对值分别用w、w及w表示。若多变指数为，当过程为 t,nt,Tt,s
压缩过程时耗功量间的关系为w w w，若为膨胀过程，则作功量间的关系为t,st,nt.T
w w w。 t,st,nt,T
(a) 小于; (b) 大于; (c) 等于
5(承上题，在压缩过程中放热量间的关系为q q q，在膨胀过程中吸热量间的sn
关系为q q q。 snT
(a) 大于; (b) 小于; (c) 等于
6(承第4题，若各过程具有相同的初态和终体积，在压缩过程中体积变化功有w w w，而在膨胀过程中有:w w w。 snTs\nT
(a) 大于; (b) 小于; (c) 等于。
7(气体在等温膨胀过程中将 。
(a) 增加; (b) 减少; (c) 不变。
8(气体在定压加热时其 ，绝热膨胀时其 。
(a) 增加; (b) 减少; (c) 不变。
三、习题
3 8–1 一个体积为0.02m的封闭容器中，盛有温度为18?、压力为0.3MPa的一氧化碳。问在加入30kJ的热量后，其压力及温度将上升至多少,
3 8–2 在一直径为50cm的气缸中，有温度为18?、压力为0.2MPa的气体0.2m。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。当温度上升到200?时，问活塞上升多少距离,气体对外作了多少功,
3 8–3 用于高炉的冷空气，温度为30?，以每小时350m(
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状态)通过直径为500mm的管道而送入预热器。在压力p=830mm汞柱下被加热到800?，然后此热风再经热风管道而进入高炉。假设热风管道中的风速和冷风管道中一样，试问每小时消耗的热量及热风管道的直径(单位时间的容积流量=面积×速度)，以定比热容和按平均比热容表计算之。
3 8–4 柴油机的气缸吸入温度t=60?的空气0.0025m，p=0.1MPa。由于绝热压缩的结 11
果，空气的温度高于燃料的着火温度。今要求压缩终了的温度为720?，问空气应被压缩到多大的体积，压力为多高,
8–5 活塞式压气机中，氮气的初态为p=0.15MPa、t=27?。今压缩2kg氮气使其体积11
为原来的1/4。若一次压缩是在定温下进行，另一次在绝热下进行，求此两种压缩过程的终态参数，过程中的热量和功量，以及过程中热力学能、焓、熵的变化，并将过程画在p–v及T–s图上，且比较何种压缩耗功较多。
3 8–6 体积为0.4m的钢瓶盛有氧气，初状态为p=15MPa、t=20?。由于气焊消耗了部11
分氧气，留在瓶内的氧气相当于从初压绝热膨胀到p=7.5MPa。问共用去了多少氧气(kg)，2
瓶内氧气的温度为多少,设钢瓶为刚体，其体积不发生变化。若瓶内氧气从周围环境吸热，其温度又重新等于20?，问此时瓶内的压力p为多少, 3
8–7 如图8–13所示，1kg空气从初态p=0.198MPa、t=300?定温膨胀到11
3v=1.68m/kg。随后将空气定压压缩，再在定容下加热，使它重新回到原来的状态。试求出2
各特性点1、2、3的状态参数和每一过程中热力学能、焓、熵的变化量，并画出T–s图。
8–8 2kg的气体按多变过程膨胀到原有体积的3倍，温度从300?下降到60?。膨胀过程中膨胀功为100kJ，自外界吸热20kJ。求气体的c和c各是多少, pV
8–9 试证明:定比热容理想气体在T–s图(图8–14)上任意两条定压线(或定容
12,34线)之间的水平距离相等，即线 。
图8–13 图8–14 图8–15
8–10 试证明:定比热容理想气体在T–s图(图8–15)上任意两条定压线(或定容
26:16,35:45线)之间，线段 。
8–11 试在p–v图及T–s图上将满足下列要求的多变过程表示出来(先画四个基本过程)，并指出n值的范围:(1)工质放热、膨胀;(2)工质膨胀、升压;(3)工质吸热、压缩、升温;(4)工质放热、压缩、升温;(5)工质放热、降温、升压;(6)工质压缩、降温、降压。
8–12 在一个有阀门的容器中，气体压力为p (比大气环境压力稍高)，温度与环境温1
度相同。将阀门打开放出部分气体，当容器内压力迅速降低到与大气压力p相等时，立即0关闭阀门(此过程可视作可逆绝热过程)。等到容器内气体的温度再与外界环境温度T相0
c,,p,,,,,,cV,,同时(气体从环境中吸热)，测出容器内的压力为p。试证明气体的比热比为 2
,,，，，，lnp,lnp/lnp,lnp1012
8–13 某气体在定压下从初温40?加热到750?，并作了膨胀功w=184.6kJ/kg。设比热容为定值，试确定该气体的R，并求其热力学能的变化、吸热量和熵的变化。 g
8–14 图8–16所示的装置中，气缸及活塞均由绝热材料制成。活塞两侧空间各盛有1kg空气，初始温度与压力均为27?及0.1MPa。今对左方(图中A)气体缓慢加热(如电加热)，使左方气体缓慢膨胀，推动活塞压缩右方(图中B)气体，直至右方气本压力升高到0.2MPa。活塞与气缸间的摩擦忽略不计。试求:(1)过程终了时左右两方气体的温度;(2)过程中左方气体接受的热量;(3)过程中右方气体接受的功量;(4)将两方气体所进行的过程在p–v图及T–s图上大致地表示出来。
8-15 某气体的状态方程为p(v–b)=RT，热力学能u=cT+u，其中c、u为常数。试证gV0V0明在可逆绝热过程中该气体满足下列方程式:
,p(v,b),定值
cp,,cV其中。
图8–16 图8–17
四、计算机应用、工程设计及讨论
1(试列举出工程上可近似视为定压、定容、定温、绝热及多变过程的例子。
及c视为温度的函数(如附录表2)，试编制一程序在p–v图上 2(若将空气的比热cpV
绘出定熵压缩过程曲线，并与将c、c视为常数时的过程线相比较(画在同一图上)。 pV
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