第2章 习题提示和答案.pdfVIP

第二章 热力学第二定律 第二章 热力学第一定律 2-1 一汽车在 1h 内消耗汽油 34.1L，已知汽油的发热量为 44 000kJ/kg，汽油密度为 750kg/m3。测得该车通过车轮输出的功率为 64kW，试求汽车通过排气、水箱散热等各种途 径所放出的热量。 提示和答案：汽车输出功率等于净换热率， Qout ? Q ? W ?3600 ? 894 900kJ/h 。 2?2 质量为 1 275 kg 的汽车在以 60 000 m /h 的速度行驶时被踩刹车止动，速度降至 20 000 m/h，假定刹车过程中 0.5kg 的刹车带和 4kg 钢刹车鼓均匀加热，但与外界没有传热， 已知刹车带和钢刹车鼓的比热容分别是 1.1 kJ/(kg? K) 和 0.46 kJ/(kg? K) ，求刹车带和刹车鼓 的温升。 提示和答案：没有传热，也没有作功，速度降低，动能转化为刹车带和刹车鼓的热力学 m() c22? c 能， car 2 1 ?(m c ? m c )( t ? t ) ? 0 ， (tt?? ) 65.9 C 。 2 s V, s b V , b 2 1 21 2?3 1 kg 氧气置于图 2-1 所示气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。初始 时氧气压力为 0.5MPa，温度为 27℃。若气缸长度为 2 l ，活塞质量为 10kg，试计算拔除销 钉后，活塞可能达到的最大速度。 提示和答案： 气体可逆膨胀对外界作功最大，与排斥大气功的差转化为活塞动能，达 到最大速度， c2 ? 87.7m/s 。 2?4 气体在某一过程中吸收了 50J 的热量，同时热力学能增加了 84J，问此过程是膨 胀过程还是压缩过程？对外作功是多少 J？ 提示和答案： 取气体为闭口系，据能量方程式W? Q ? ? U ? ?34J ，是压缩过程。 2?5 在冬季，某加工车间每小时经过墙壁和玻璃等处损失热量 3×106kJ，车间中各种 机床的总功率是 375kW，且全部动力最终变成了热能。另外，室内经常点着 50 盏 100W 的 电灯。为使该车间温度保持不变，问每小时需另外加入多少热量？ 提 示 和 答 案 ： 车 间 内 产 生 的 热 量 等 散 失 的 热 量 ， 即 保 持 温 度 不 变 ， Q补 ? ? Qloss ? Q m ? Q E ? 1632000kJ 。 2?6 夏日为避免阳光直射，密闭门窗，用电风扇取凉，电风扇功率为 60W。假定房间 内初温为 28℃，压力为 0.1MPa；太阳照射传入的热量为 0.1kW，通过墙壁向外散热 1800 kJ/h。 若室内有 3 人，每人每小时向环境散发的热量为 418.7kJ，试求面积为 15m2，高度为 3.0m 5 第二章 热力学第二定律 的室内每小时温度的升高值。已知空气的热力学能与温度的关系为 ?uT ?0.72 ? kJ/kg 。 ? ?K