4、（15分）0.5kmol某种单原子理想气体 ，由25℃，2m3可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。 （1）画出各过程的p-v图及T-s图；（5分）
（2）计算整个过程的Q，W，ΔU， ΔH及ΔS。（10分） 解：
（1）画出各过程的p-v图及T-s图
（2）先求各状态参数
p1?nRT1500mol?8.314J/(mol?K)??273?25?K?V12m3?6.19393?105Pa?6.11atm
?p?T2?T1?2??p1???1??1MPa??298K????6.11MPa?11.671.67?11.67?144.26K
1?p??6.11MPa?V2?V1?1??2m3???p1MPa???2???5.906m3
T3?T2?144.26KV3?V1?2m3
p3?500mol?8.314J/(mol?K)?144.26K?299855Pa
2m3等温过程 ：热量=膨胀功=技术功
Q?Q1?2?Q2?3?Q2?3?WT2?3?nRTlnV3V22m3?500mol?8.314J/(mol?K)?144.26K?ln 35.906m??649.4kJ所以，放热
W?W1?2?W2?3??U1?U2??WT2?3?nCVm?T1?T2??nRTlnV3V2
?500mol?3?4.1868J/(mol?K)??298?144.26?K???649.4?kJ?316.12kJ?U1?3?Q1?3?W1?3??649.4kJ?316.62kJ??965.52kJ?H1?3?nCpm?T3?T1???U???pV?
??965.52kJ??299.855?619.393?kPa?2m3 ?1604.6kJ?S1?3?T3V3??n?CVmln?Rln?T1V1???500mol?3?4.1868J/(mol?K)?ln??4.56kJ/K144.26K
298K
5、（10分）压气机空气由P1=100kPa，T1=400K，定温压缩到终态P2=1000kPa，过程中实际消耗功比可逆定温压缩消耗轴功多25%。设环境温度为T0=300K。 求：（1）压气机实际消耗轴功；（4分） （2）压缩1kg气体的总熵变。（6分） 解：取压气机为控制体。
（１）按可逆定温压缩消耗轴功：
实际消耗轴功：
（２）由开口系统能量方程，忽略动能、位能变化：
因为理想气体定温过程：h1=h2 故：
孤立系统熵增：稳态稳流：