6-1在一绝热容器内装有9kg、2℃的水,并装有搅拌器。搅拌器是靠质量为22kg的重物下 降而转动。地区重力加速度为98ms2。搅拌器转动过程中,重物缓慢下降了9m。假设 地心引力对重物所做的功全部传给了水,试确定 1)对水做了多少功? 2)水的内能变化了多少? 3)水的终温是多少? 4)将水恢复到初温需移走多少热? 6-21mol气体,由始态的体积V,恒温可逆膨胀到终态的体积V2,计算所做的功。状态方程 为p(-b)=RT,式中b为一正常数。试比较理想气体和真实气体经历同样过程所做 的功的大小 6-3水在内径为0027m的水平绝热管中流动,流速为6msl。管内径突然增大为00535m, 试问水的焓变是多少?管径突然增大的最大焓变是多少? 6-41×105Pa、283.16K的二氧化碳,以3ms的流速通过内径为0.16m的管道送进压缩机, 被压缩到36×105Pa。每压缩1kmo的二氧化碳需供给压缩机的轴功为113×10°J。若 要求终温为367K,试问应向二氧化碳加热还是取出热量?已知二氧化碳始态(1)和终 态(2)时的H、V分别为 H=7.13×105Jkg2, H2=767×105Jkg v1=0.577m·kgl 2=0017m3kgl 6-51)计算1kg液态水在0℃、1×105Pa与100℃、1×105Pa间的熵差。假设在此温度范围 内,水的比热是4184 kJ. kg.K。 2)计算1kg液态水在0℃、1×105Pa与1kg水蒸汽在100℃、1×105Pa间的熵差。在 100℃时,汽化潜热是2346 kJ. kg。 6-6氮在29816K、2×105Pa下,流过绝热水平管。管上装有一个部分开启的阀门。阀门下 游的压力是1×105Pa。试求下游的温度是多少?1kmo气体通过阀门的熵变是多少?过 程是否可逆? 67等量的冷热空气在换热器内进行换热。热空气的始温为450K,冷空气的始温和终温分 别为294K和366.5K。冷、热空气按逆流换热,换热器的热损失可忽略不计。试问总熵 变是多少?如果热空气的始温为3665K,总熵变是多少?在以上温度范围内假设空气的 平均热容C=337Jmol1k1。 6-8把4.5kg水由15℃加热到65℃。计算水和加热介质的熵变及总熵变: l)用70×103Pa的饱和蒸汽做加热介质 2)用35×105Pa的饱和蒸汽做加热介质 3)用30×105Pa、过热160℃的蒸汽做加热介质。 在1)、2)、3)三问中,蒸汽完全冷凝但不过冷,所用蒸汽量以最少量计
6-1在一绝热容器内装有 9 kg、2℃的水，并装有搅拌器。搅拌器是靠质量为 22 kg的重物下 降而转动。地区重力加速度为 9.8 m·s 2 。搅拌器转动过程中，重物缓慢下降了 9 m。假设 地心引力对重物所做的功全部传给了水，试确定： 1) 对水做了多少功？ 2) 水的内能变化了多少？ 3) 水的终温是多少？ 4) 将水恢复到初温需移走多少热？ 6-2 1 mol气体，由始态的体积V1，恒温可逆膨胀到终态的体积V2，计算所做的功。状态方程 为 ，式中b为一正常数。试比较理想气体和真实气体经历同样过程所做 的功的大小？ ( ) =− RTbVp 6-3水在内径为 0.027 m的水平绝热管中流动，流速为 6 m·s -1。管内径突然增大为 0.0535 m， 试问水的焓变是多少？管径突然增大的最大焓变是多少？ 6-4 1×105 Pa、283.16 K的二氧化碳，以 3 m·s的流速通过内径为 0.16 m的管道送进压缩机， 被压缩到 36×105 Pa。每压缩 1 kmol的二氧化碳需供给压缩机的轴功为 113×106 J。若 要求终温为 367 K，试问应向二氧化碳加热还是取出热量？已知二氧化碳始态（1）和终 态（2）时的H、V分别为： H1 = 7.13×105 J· kg-1， H2 = 7.67×105 J·kg-1 V1 = 0.577 m3 · kg-1， V2 = 0.017 m3 ·kg-1 6-5 1）计算 1 kg液态水在 0℃、1×105 Pa与 100℃、1×105 Pa间的熵差。假设在此温度范围 内，水的比热是 4.184 kJ· kg-1·K-1。 2）计算 1 kg液态水在 0℃、1×105 Pa与 1 kg 水蒸汽在 100℃、1×105 Pa间的熵差。在 100 ℃时，汽化潜热是 2346 kJ· kg-1。 6-6氮在 298.16 K、2×105 Pa下，流过绝热水平管。管上装有一个部分开启的阀门。阀门下 游的压力是 1×105 Pa。试求下游的温度是多少？1 kmol气体通过阀门的熵变是多少？过 程是否可逆？ 6-7等量的冷热空气在换热器内进行换热。热空气的始温为 450 K，冷空气的始温和终温分 别为 294 K和 366.5 K。冷、热空气按逆流换热，换热器的热损失可忽略不计。试问总熵 变是多少？如果热空气的始温为 366.5 K，总熵变是多少？在以上温度范围内假设空气的 平均热容 = 7.33 J·mol Cp -1·K-1。 6-8 把 4.5 kg 水由 15℃加热到 65℃。计算水和加热介质的熵变及总熵变： 1) 用 7.0×105 Pa的饱和蒸汽做加热介质； 2) 用 3.5×105 Pa的饱和蒸汽做加热介质； 3) 用 3.0×105 Pa、过热 160℃的蒸汽做加热介质。 在 1）、2）、3）三问中，蒸汽完全冷凝但不过冷，所用蒸汽量以最少量计
6-9某热交换器,用5000kgh冷水冷却液态烃。水的进口温度为20℃。2500kgh的热油, 进口温度为150℃,出口时为65℃,其平均比热为6510kkgK,假设换热器没有热 损失,试求: 1)油的熵变 2)热交换过程的总熵变,过程是否可逆? 3)利用冷却油过程所得到的热,操作一个可逆卡诺热机,放热温度为20℃,问所得到 的功是多少? 6-10试求由0℃的水制造2kg冰砖所需的最小功。假设外界温度为25℃,水在0℃的熔化潜 热为3468k]kg 6-11用气缸内的活塞,将1mo理想气体在127℃下进行恒温不可逆压缩,由1×105Pa压 到10×105Pa。在压缩过程中,由气体移出的热量流到一个27℃的蓄热器中。实际需要 的功比同样情况下的可逆功大20%。计算气体、蓄热器的熵变及总熵变。 6-12试确定15×105Pa、过热到813K的1kg蒸汽在流动过程中可能得到的有用功的最大数 量。环境温度为298K 6-131kg的水在1×103Pa的恒压下可逆加热到沸点,并在沸点下完全蒸发。试问加给水的 热量有多少可能转变为功?环境温度为293K。 6-14如果上题中所需热量来自温度为533K的炉子,此加热过程的总熵变为多少?由于过程 的不可逆性损失了多少功? 6-15在一个往复式压缩机的试验中,把取自环境的278K的空气从1013×105Pa压缩到10.13 ×103Pa。压缩机气缸用水冷却,冷却水的流速是100 kg kmol(空气)。冷却水入口温度 278K,出口温度288K。离开压缩机的空气温度为415K。忽略传给环境的其他热量。 试计算过程的热力学效率。空气假定为理想气体,其恒压热容为C=29.3kJ kmorK- 6-16一理想气体经锐孔从压力2026MPa绝热膨胀到1013×105Pa,未做功。设环境温度为 293K,求过程的损失功。忽略系统动能和势能的变化。 6-17蒸汽透平入口蒸汽的温度为773K,压力为40×105Pa,在透平中绝热膨胀到473K、3 ×105Pa。废气的恒压平均热容温度关系式为C,=278+0.009257 k] kmolK-。环 境的温度和压力分别为T0=373K,P0=1.0×105Pa。若不考虑系统动能和势能的变化, 试计算:(1)蒸汽在透平进、出口状态下的有效能;(2)在给定的始、终态下透平可能做的 最大有用功;(3透平实际输出的功量:(4透平中实际过程的有效能效率。 6-18从内燃机排出的350℃、10×105Pa的废气,用于在废热锅炉中产生100×105Pa的饱 和蒸汽。水在环境温度20℃进入锅炉。锅炉所需要的最小温差为30℃。产生的蒸汽用于 驱动效率为80%的透平。透平的乏气排到维持在004×105Pa压力下操作的冷凝器中
6-9 某热交换器，用 5000 kg·h-1冷水冷却液态烃。水的进口温度为 20℃。2500 kg·h-1的热油， 进口温度为 150℃，出口时为 65℃，其平均比热为 6.510 kJ·kg-1·K-1，假设换热器没有热 损失，试求： 1) 油的熵变； 2) 热交换过程的总熵变，过程是否可逆？ 3）利用冷却油过程所得到的热，操作一个可逆卡诺热机，放热温度为 20℃，问所得到 的功是多少？ 6-10试求由 0℃的水制造 2 kg冰砖所需的最小功。假设外界温度为 25℃，水在 0℃的熔化潜 热为 346.8 kJ·kg-1。 6-11 用气缸内的活塞，将 1 mol理想气体在 127 ℃下进行恒温不可逆压缩，由 1×105 Pa压 到 10×105 Pa。在压缩过程中，由气体移出的热量流到一个 27℃的蓄热器中。实际需要 的功比同样情况下的可逆功大 20％。计算气体、蓄热器的熵变及总熵变。 6-12试确定 15×105 Pa、过热到 813 K的 1 kg蒸汽在流动过程中可能得到的有用功的最大数 量。环境温度为 298 K。 6-13 1 kg的水在 1×105 Pa的恒压下可逆加热到沸点，并在沸点下完全蒸发。试问加给水的 热量有多少可能转变为功？环境温度为 293 K。 6-14如果上题中所需热量来自温度为 533 K 的炉子，此加热过程的总熵变为多少？由于过程 的不可逆性损失了多少功？ 6-15在一个往复式压缩机的试验中，把取自环境的278 K的空气从1.013×105 Pa压缩到10.13 ×105 Pa。压缩机气缸用水冷却，冷却水的流速是 100 kg·kmol-1(空气)。冷却水入口温度 278 K，出口温度 288 K。离开压缩机的空气温度为 415 K。忽略传给环境的其他热量。 试计算过程的热力学效率。空气假定为理想气体，其恒压热容为 kJ kmol Cp = 3.29 -1·K-1。 6-16一理想气体经锐孔从压力 20.26 MPa绝热膨胀到 1.013×105 Pa，未做功。设环境温度为 293 K，求过程的损失功。忽略系统动能和势能的变化。 6-17蒸汽透平入口蒸汽的温度为 773 K，压力为 40×105 Pa，在透平中绝热膨胀到 473 K、3 ×105 Pa。废气的恒压平均热容温度关系式为Cp += 00925.08.27 T kJ kmol-1·K-1。环 境的温度和压力分别为T0 = 373 K，p0 = 1.0×105 Pa。若不考虑系统动能和势能的变化， 试计算：(1)蒸汽在透平进、出口状态下的有效能；(2)在给定的始、终态下透平可能做的 最大有用功；(3)透平实际输出的功量；(4)透平中实际过程的有效能效率。 6-18 从内燃机排出的 350℃、1.0×105 Pa的废气，用于在废热锅炉中产生 10.0×105 Pa的饱 和蒸汽。水在环境温度 20℃进入锅炉。锅炉所需要的最小温差为 30℃。产生的蒸汽用于 驱动效率为 80％的透平。透平的乏气排到维持在 0.04×105 Pa压力下操作的冷凝器中
试问:(1)透平的输出功为多少?(2)锅炉一透平联合机组的热力学效率是多少?(3)在锅炉 中损失了多少功? 6-19反应CO+O2→CO2在25℃的标准反应热为2830kJ,标准熵变为870JK。环 境温度为25℃。试问 1)1013×105Pa下,该反应在流动过程中所能得到的最大功是多少? 2)如果CO在1.013×103Pa的绝热反应器中,用理论量的空气燃烧,反应进行得很完 全,试问从烟道气中能够得到的最大功为多少?假定均为理想气体,过程的不可逆性 产生在什么地方? 3)如果利用烟道气,在锅炉中连续生成250×105Pa的饱和蒸汽,然后在300℃排到 大气中。求在流动过程中燃烧每摩尔CO,从蒸汽得到的最大功是多少?水在环境温度 下进入锅炉。本过程可逆性如何?
试问：(1)透平的输出功为多少？(2)锅炉―透平联合机组的热力学效率是多少？(3)在锅炉 中损失了多少功？ 6-19 反应 2 2 2 1 →+ COOCO 在 25℃的标准反应热为-283.0 kJ，标准熵变为-87.0 J·K-1。环 境温度为 25℃。试问： 1）1.013×105 Pa下，该反应在流动过程中所能得到的最大功是多少？ 2）如果CO在 1.013×105 Pa的绝热反应器中，用理论量的空气燃烧，反应进行得很完 全，试问从烟道气中能够得到的最大功为多少？假定均为理想气体，过程的不可逆性 产生在什么地方？ 3）如果利用烟道气，在锅炉中连续生成 25.0×105 Pa的饱和蒸汽，然后在 300 ℃排到 大气中。求在流动过程中燃烧每摩尔CO，从蒸汽得到的最大功是多少？水在环境温度 下进入锅炉。本过程可逆性如何？