6.有1kg空气，初态为p1?0.6MPa,t1?27C，分别经下列三种可逆过程膨胀到
?p2?0.1MPa，试将各过程画在p?v图和t?s图上，并求各过程始态温度、做工量和熵
的变化量：
(1)定温过程；
(2)n?1.25的多变过程； (3)绝热过程。
答案
（1）
t2?27?C;w?154.3kJkgwt?154.3kJkg;?s?0.514kJ?kg.K?t2??63.35?C,w?103.7kJkgwt?129.6kJkg,?s?0.154kJkg
（2） (3)
t2??93.2?C,w?86.2kJkgwt?120.7kJkg,?s?0
p?v 图和T?s图如图3-39所示。
37.一容积为0.2m的贮气罐，内装氮气，其初压力p1?0.5MPa，温度t1?37C。若对氮
?气加热，其压力、温度都升高。贮气罐上装有压力控制阀，当压力超过0.8MPa时，阀门便自动打开，防走部分氮气，即罐中维持最大压力为0.8MPa，问当贮气罐中氮气温度为
287?C时，对罐内氮气共加入多少热量？设氮气比热容为定值。
解Rg?R8.314??0.297?kJ?kg.K?? M28由 pV?mRgT
p1V0.5?106?0.2m1???1.086?kg? 3RgT10.297?10??37?273?开始过程是定容过程，则
T2?P20.8.T1??310?496?K?P10.55QV?m1cV?T?1.086??0.297??496?300??150?kJ?2p2Vcp3dTp2VcpT333pVQp??m2cpdT??2cpdT??ln ?22RT2RgTRgT2g70.8?106?0.2??0.297278?2732?ln?67.96(kJ)34960.297?10Q?QV?Qp?150?67.96?218.0(kJ)8.容积为V?0.6m的空气瓶内装有压力p1?10MPa，温度为T1?300K的压缩空气，打开压缩空气瓶上的阀门用以启动柴油机。假定留在瓶中的空气进行的是绝热膨胀。设空气的比热容为定值，Rg?0.287kj/(kg.K)。
（1）.问过一段时间后，瓶中空气从室内空气吸热，温度有逐渐升高，最后重新达到与室温相等，即又恢复到300K，问这时空气瓶中压缩空气的压力p3为多大？ 答案 （1） T2?271.1K,?m??15.6kg （2）p3?7.75MPa
9.是导出理想气体定值比热容的多变过程的初、终态熵变为 s2?s1?解：主要步骤与公式
3pn?kRgln2
n(k?1)p1s2?s1?cpln
T2p?Rgln2T1p1
T2?p2?????T1?p1??n?1n?kRg?cp?cV?Rgc?由 ? 得 p
cc?kk?1??pV10.压力为160kPa的1kg空气，450K定容冷却到300K，空气放出的热量全部被温度为
17℃的大气环境所吸收。求空气所放出热量的饿有效能和传热过程、的有效能损失，并将有效能损失表示在T?s图上。
解
Ex,Q2?T0??T????Q?1????mcVdT?1?0?1T?1T???2 ?mcV??T2?T1??T0ln??T2??T1?
300???1?0.717???300?450??290ln??23.2(kJ)?450??由于放出的热量全部被环境吸收，使热量有效能全部变成了无效能，故有效能损失 I?23.2kJ
有效能损失如图3-40的T?s图上阴影面积所示。
11.空气进行可逆压缩的多变过程，多变指数n?1.3,量
为
求热变化。 耗功
67.95kj/kg，
量和热力学能
答案 Q??16.95kJ,?U?50.85kJ
第六章 水蒸气
1.湿饱和蒸汽，p?0.9MPa,x?0.85，试由水蒸气表求t,h,v,s,和u。
?答案 ts?175.389C,h?2468.99kJkg
v?0.18284m3kg,s?5.9431kJ?kg.K? u?2304.43kJkg2.过热蒸汽，p?3.0MPa.t?425℃，根据水蒸气表求v,h,s,u和过热度D，再用h?s图求上述参数。
答案 查表：v?0.103638mkg,h?3286.7kJkg
3s?7.00255kJ?kg.K?,u?2958kJkgD?t?ts?191.107C 查图：v?0.105mkg,h?3290kJkg
3?
s?7.00kJ?kg.K?,u?2958kJkgD?190C;?
3.开水房用开水的蒸汽与t?20℃同压下的水混合，试问欲得5t的开水，需要多少蒸汽和水？
解 设需蒸汽为mVkg，则水为mw?m?mV。
由p?0.1MPa，查得h??417.52kJkg,h???2675.14kJkg t?20C时，h2?83.96kJkg
?h1?xh????1?x?h??0.86?2675.14?0.14?417.52?2359.07?kJkg?
根据热力学第学一定律
???0mh???mVh2??m?mV?h1??0m?h??h1?5000??417.52?83.96? mV???733?kg?h1?h22359.07?83.96mw?m?mV?5000?733?4267?kg?4.已知水蒸气p?0.2MPa,h?1300kj/kg，试求其v,t,s。 答案 v?0.3158m3kg,t?120.30?C,s?3.5452kJ?kg.K?
5.1kg蒸汽，p1?2.0MPa,x1?0.95，定温膨胀至p2?0.1MPa，求终态v,h,s及过程中对外所做的功。 解 w?683.0?kJkg?
6.进汽轮机的蒸汽参数为p1?3.0MPa,t1?435℃。若经可逆膨胀绝热至p2?.MPa，蒸汽流量为4.0kg/s，求汽轮机的理想功率为多少千克： 答案 P?4.66?10kW
7.一刚性容器的容积为0.3MPa，其中1为饱和水，其余为饱和蒸汽，容器中初压为
350.1MPa。欲使饱和水全部汽化，问需要加入多少热量？终态压力为多少？若热源温度为
500℃，试求不可逆温差传热的有效能损失。设环境温度为27℃。
I?2.005?104?kJ?
8.容积为0.36m的刚性容器中贮有t?350℃的水蒸气，其压力表度数为100kPa。现容器对环境散热使压力下降到压力表度数为50kPa。试求：
（1）.确定初始状态是什么状态？ （2）.求水蒸气终态温度；
（3）.求过程放出的热量和放热过程的有效能损失。 设环境温度为20℃，大气压力为0.1MPa。 答案 （1）过热蒸汽；
（2）t2?145.8C（此结果为利用教材《热工基础与应用》后附录A-7所得。利用较详细水蒸气热表或h?s图答案应为191C）
（3）Q??82.6kJ,I?35.8kJ（同上，Q??59.1kJ,I?27.2kJ）
9.气轮机的乏汽在真空度为96kPa干度为x?0.88的湿空气状态下进入冷凝器，被定压冷却凝结为饱和水。试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍，以及1kg乏汽2在冷凝器中放出的热量。设大气压力为0.1MPa。 答案
??3V1?3.05?104,q?2140kJkg V1?310.一刚性绝热容器内刚性各班将容器分为容积相同的A,B两部分。设A的容积为0.16m，内盛有压力为0.1MPa、温度为300℃的水蒸气；B为真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨胀达到新的平衡态。试求终态水蒸气的压力、温度和自由膨胀引起的不可逆有效能损失。设环境温度为20℃，并假设该蒸汽的自由膨胀满足pV?常数。 解（1）由p2V2?p1V1?常数 得 p2?p1V11?1.0??0.5?MPa? V22?（2） 由p1?1.0MPa,t1?300C，查得
v1?0.2579m3kg,s1?7.1216kJ?kg.K?m?V10.16??0.62kgv10.25793V2?2V1?0.32mv2?
V20.32??0.5161?m3kg?m0.623由p2?0.5MPa,v2?0.5161mkg，查得