的能量平衡式为:
Q??H?其中，气体在进口处的比焓为：
1m?c2f?WS 2h1?u1?p1v1?2100?103?0.62?106?0.37?2329400J/kg
气体在出口处的比焓为：
h2?u2?p2v2?1500?103?0.13?106?1.2?1656000J/kg
气体流过系统时对外作的轴功为：
Ws?Q??H?112m?c2?m(q??h??cf)f221?(1502?3002)] 2?4?[?30?103?(1656000?2329400)??2708600W?2708.6kW所以气体流过系统时对外输出的功率为：P?Ws?2708.6kW
1、某蒸汽动力厂中锅炉以 40 T/h 的蒸汽供入蒸汽轮机。进口处压力表上读数是9MPa，蒸
汽的焓是3441kJ/kg。蒸汽轮机出口处真空表上的读数是0.0974MPa,出口蒸汽的焓是 2248kJ/kg,汽轮机对环境散热为6.81*105 kJ/ h。求:
(1)进、出口处蒸汽的绝对压力（当场大气压是101325Pa） (2)不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率；
(3)进口处蒸汽为 70m/s,出口处速度为140m/s时对汽轮机的功率有多大的影响。 (4)蒸汽进出、口高度差是 1.6ｍ时，对汽轮机的功率又有多大影响？ 解: (1) p1?pe1?pb?9?0.101325?9.1MPa P2 = pb – pv2 =0.101325-0.00974=0.3925Χ10-2
MPap2?pb?pv2?0.101325?0.00974?0.3925?10MPa (2)据稳流能量方程Q??H?Wt，每小时
?2Wt?Q??H??6.81?105?40?1000?(3441?2248)?4.704?107kJ功率为
hWt4.704?107N???13066.7kw
36003600（3）若计及进出口动能差，则Q?qm(h2?h1)?Wt?qm2 (cf2?c2f1)2qm240?1032Wt?Q??H?(cf2?cf1)?13066.7?(1402?702)?10?3
22?3600?13066.7?81.7?12985kw即汽轮机功率将减少81.7kw
5
（4）若计及位能差，则
Wt?Q??H?mg?E?13066.7?3600?9.81?(?1.4)
?13066.7?0.174?13066.9kw即汽轮机功率将增加0.174kw
第三章 想气体的性质与热力过程
五、简述题
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？ 答：理想气体的cp和cv之差在任何温度下都等于一个常数，而cp和cv之比不是。 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c|01、c|02、c|tt12中哪一个最大？哪一个最小？
答：由c|01、c|02、c|tt12的定义可知
ttt1ttc0t1??0cdtt1?c(t?)，其中0???t1
c0t2??t20cdtt2?c(t?)，其中0???t2
ctt21??t2t1cdtt2?t1?c(t?)，其中t1???t2
t因为比热容是温度t的单调增函数，所以可知c|tt12>c|01，又因为
ct2?1tc2t2?c01t10ttt2?t1?(ct2?c2)t2?(ct2?c01)t1?0?ct2?c2
10110tttttt故可知c|tt12最大， 又因为：
t2t1c0?c0??t2t1t1?cdt?t2?cdt00t1t2t1?t21(t1?t2)?cdt?t1?cdt0t1t1t2t1t2?(t2?t1)t1(ct?c0)1(t1?t2)t1c0?(t2?t1)t1ctt1t2
t2t1
t1t2?0所以c|01最小。
3、夏天，自行车在被晒得很热的马路上行驶时，为何容易引起轮胎爆破？
答：夏天自行车在被晒得很热的马路上行驶时，轮胎内的气体（空气）被加热温度升高，而轮胎的体积几乎不变，所以气体容积保持不变，轮胎内气体的质量为定值，其可视为理想气体，根据理想气体状态方程式PV =mRT 可知，轮胎内气体的压力升高，即气体作用在轮胎上的力增加，故轮胎就容易爆破。
t
6
第四章 热力学第二定律
五、简述题
1、 循环的热效率公式
?t?1?q2q1 和
?t?1?T2T1有何区别？各适用什么场合？
答：前式适用于各种可逆和不可逆的循环，后式只适用于可逆的卡诺循环。
2、 循环输出净功愈大，则热效率愈高；可逆循环的热效率都相等；不可逆循环的热效率一
定小于可逆循环的热效率，这些说法是否正确？为什么？
答：不正确，热效率为输出净功和吸热量的比，因此在相同吸热量的条件下，循环输出的出净功愈大，则热效率愈高。不是所有的可逆循环的热效率都相等，必须保证相同的条件下。在相同的初态和终态下，不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。
3、 热力学第二定律可否表述为―机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械
能‖？
答：不对，必须保证过程结束后对系统和外界没有造成任何影响这一条件。否则热能可以全部变为机械能，比如理想气体的定温膨胀过程，系统把从外界吸收的热量全部转化为机械能，外界虽然没有任何任何变化，但是系统的体积发生改变了。 4、 下列说法是否正确？为什么？ 答：（1）熵增大的过程为不可逆过程； 答：不正确，只有孤立系统才可以这样说； （2）不可逆过程的熵变?S无法计算；
答：不正确，S为状态参数，和过程无关，知道初态和终态就可以计算；
（3）若工质从某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态，则不可逆途径的?S必大于可逆途径的?S；
答：不对，S为状态参数，和过程无关，?S相等； （4） 工质经历不可逆循环后?S?0；
答：不对，工质经历可逆和不可逆循环后都回到初态，所以熵变为零。
（5） 自然界的过程都是朝着熵增的方向进行的，因此熵减小的过程不可能实现； 答：不对，比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。 （6） 工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小。
答：工质被加热熵一定增大，但是系统放热，熵不一定减小。如果是可逆过程，熵才一定减小。
5、 若工质从同一初态出发，分别经历可逆绝热过程与不可逆绝热过程膨胀到相同的终压
力，两过程终态的熵哪个大？对外作的功哪个大？试用坐标图进行分析。
7
答：不可逆过程熵大，可逆过程作功大
6、 如果工质从同一初态出发，分别经历可逆定压过程与不可逆定压过程，从同一热源吸收
了相同的热量，工质终态的熵是否相同？为什么？
答：不相同，因为二者对外所作的功不同，而它们从同一热源吸收了相同的热量，所以最终二者内能的变化不同，故此二者的终态不同，由于熵是状态参数，它们从同一初态出发，故终态的熵不同。 六、计算题 P101
4-1答: 由热量守恒Q2?Q1?W?1000?450?550J
由克劳休斯不等式： Q1?Q2?1000?550?0.0185JK?0它的设计是不合理的
T1T25403004-2答：采用电炉取暖时，Pef?2?10?5.56KW
3600pump?4当采用电动机带动卡诺热泵时，P???T1?T2??20?5? ?Q1??T???5.56??293??0.474kW??1??PpumpPef?0.474?100%?8.53% 5.564-3、某可逆热机工作在温度为150℃的高温热源和温度为10℃的低温热源之间，试求 （1）热机的热效率为多少？
（2）当热机输出的功为2.7kJ时，从高温热源吸收的热量及向低温热源放出的热量各为多少？
（3）如将该热机逆向作为热泵进行在两热源之间，热泵的供热系数为多少？当工质从温度为10℃的低温热源吸收4.5kJ/s的热量时，要求输入的功率为多少？ 答：已知：T1?150?273?423K，T2?10?273?283K （1）
?C?1?T2283K?1??0.33T1423K
W（2）W?2.7kJ，
?C?WQ1?Q1??C? 2.7kJ?8.18kJ0.33W?Q1?Q2?Q2?Q1?W?8.18kJ?2.7kJ?5.48kJ
（3）Q?2.7kJ，
??'C?'C? T1423K??3.02T1?T2423K?283KQ13.023.02 ?Q1?Q2??4.5kJ/s?6.73kJ/sQ1?Q23.02?12.02W?Q1?Q2?6.73kJ/s?4.5kJ/s?2.23kJ/s
P?2.23kw
4-4答：对于制冷机W?Q2'??1 ?0.25kJ48
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