工程热力学复习题
2-7. 气缸内充有气体，活塞截面积为100 cm2，活塞距底面高度为10 cm,活塞及其上负载的总质量为195 kg，当地大气压力771 mmHg,环境温度t0=27 oC,气缸内气体此时恰与外界处于热平衡。若将活塞上的负载取去100 kg，活塞将突然上升，最后重新达到热力平衡。假设活塞与气缸壁无摩擦，气体可通过汽缸壁充分与外界换热，求活塞上升的距离及气体与外界交换的热量。 解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：
p1 pb
G1195 9.85
1.028 105 2.939 10Pa 4A100 10G295 9.85
1.028 105 1.959 10Pa 4A100 10
当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：
p2 pb
由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：
T1 T2 T0
根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：
p1V12.939 105 100 10 4 10 10 2 33
V2 1.526 10m 5
p21.959 10
所以活塞上升的距离为：
V2 V11.526 10 3 100 10 10 6
ΔL 0.0526m 5.26cm
A100 10 4
由于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀过程，所以气体与外界交换的热量为：
Q W p2AΔL 1.959 105 100 10 4 0.0526 103.04J
2-8 空气在某气压机中被压缩，压缩前空气的参数为p1=0.1 MPa, v1=0.845 m3/kg;
压缩后为p1=0.8 MPa,v2=0.175 m3/kg。若在压缩过程中每千克空气的热力学能增加为146.5 kJ,同时向外界放热50kJ,压力机每分钟生产压缩空气10 kg,试求： (1)压缩过程中对每千克空气所作的压缩功； (2)生产1 kg压缩空气所需的轴功；
(3)带动此次压气机所需功率至少为多少(kW)? 解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：
w q Δu 50 146.5 196.5kJ/kg
忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg压缩空气所需的轴功为：
