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V 1 ，恒温可逆膨胀到终态的体积V 2 ，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 1×10 5 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36×10 5 Pa。每压缩1 kmol的二氧化碳需供给压缩机的轴功为113×10 6 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： H 1 = 7.13×10 5 J? kg -1 ， H 2 = 7.67×10 5 J?kg -1 V 1 = 0.577 m 3 ? kg -1 ， V 2 = 0.017 m 3 ?kg -1 6-5 1）计算1 kg液态水在0℃、1×10 5 Pa与100℃、1×10 5 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℃、1×10 5 Pa与1 kg 水蒸汽在100℃、1×10 5 Pa间的熵差。在 100 ℃时，汽化潜热是2346 kJ? kg -1 。 6-6 氮在298.16 K、2×10 5 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1×10 5 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 J?mol7.33= p C -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7.0×10 5 Pa的饱和蒸汽做加热介质； 2) 用3.5×10 5 Pa的饱和蒸汽做加热介质； 3) 用3.0×10 5 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1×10 5 Pa压 到10×10 5 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15×10 5 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1×10 5 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1.013×10 5 Pa压缩到10.13 ×10 5 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 3.29= p C -1 ?K -1 。 6-16 一理想气体经锐孔从压力20.26 MPa绝热膨胀到1.013×10 5 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40×10 5 Pa，在透平中绝热膨胀到473 K、3 ×10 5 Pa。废气的恒压平均热容温度关系式为TC p 00925.08.27 += kJ kmol -1 ?K -1 。环 境的温度和压力分别为T 0 = 373 K， p 0 = 1.0×10 5 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℃、1.0×10 5 Pa的废气，用于在废热锅炉中产生10.0×10 5 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0.04×10 5 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―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 22 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）1.013×10 5 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1.013×10 5 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25.0×10 5 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？