第二章热力学第二定律 要加入加热器，加热量最小为1.8×104kJ小h。 2-17一种工具，利用从喷嘴射出的高速水流进行切割，供水压力为200kPa、温度为 20℃，喷嘴内径为0.002m,射出水流温度为20℃，流速为1000/s,假定喷嘴两侧水的热 力学能变化可略去不计，求水泵功率。己知200kPa、20℃时水的比体积v=0.001002m3/kg 提示和答案： 能晨方程g+么+ +g + -W=0。据题意， 9=0、{=54=53=,9m= =3.135kgs。忽略水比体积变化，射出水流 方与大气医平，所以-[+-As小-[+- 500.0kJ/kg, P=qmw=-1567.2kW。 2-18一刚性绝热容器，容积V=0.028m3,原先装有压力为0.1MPa,温度为21℃的空 气。现将连接此容器与输气管道的阀门打开，向容器内快速充气。设输气管道内气体的状态 参数保持p=0.7MPa、1=21℃不变。当容器中压力达到0.2MPa时阀门关闭，求容器内气 体可能达到最高温度。设空气可视为理想气体，其热力学能与温度的关系为 u=0.72{T}kJ/kg,焓与温度的关系为h=1.005{T}kJkg 提示和答案：容器内原有气体质量m=P=0.032kg。取刚性容器为控制体，则 RT 80=d+么+与9'+gm-h+与6+gm+8形.据题意，80=0、6哪=0、 1 m,=0、2和g(,-)可忽略不计，所以dEcv=hδm=h.dn。,积分有△Ecv=hmmm。 2 而△Ecy=△U=m,42-m,4,m。=m,-m,所以m242-m4=(m2-m)hn, 万=m-m)+m4_,Tm,-m)+mG工 (a) m,Cv mCv 充气后容器内气体质量 m=5-02×10Pa×0028m2-195 (b) RI287JkgK×{□k{□} 联立求解式(a)、(b)得m,=0.0571kg,T,=342.69K。 9第二章 热力学第二定律 9 要加入加热器，加热量最小为 4 1.8 10 kJ/h  。 2−17 一种工具，利用从喷嘴射出的高速水流进行切割，供水压力为 200kPa、温度为 20℃，喷嘴内径为 0.002 m，射出水流温度为 20℃，流速为 1 000 m/s，假定喷嘴两侧水的热 力学能变化可略去不计，求水泵功率。已知 200kPa、20℃时水的比体积 3 v  0.001002m /kg 提示和答案： 能量方程 2 2 f 1 f 2 1 1 2 2 s 0 2 2 c c q h gz h gz w                     。据题意， 1 2 1 2 2 1 q t t u u z z     0、 、 、 ， f 3.135kg/s V m q c A q v v    。忽略水比体积变化，射出水流 压力与大气压平衡，所以 2 2 f 2 f 2 s 2 2 1 1 2 1 ( ) ( ) 2 2 c c w p v p v p p v                      500.0kJ/kg ， s P q w    m 1567.2kW 。 2−18 一刚性绝热容器，容积 V = 0.028 m 3，原先装有压力为 0.1MPa，温度为 21℃的空 气。现将连接此容器与输气管道的阀门打开，向容器内快速充气。设输气管道内气体的状态 参数保持 p = 0.7 MPa、t = 21 ℃不变。当容器中压力达到 0.2 MPa 时阀门关闭，求容器内气 体 可 能 达 到 最 高 温 度 。 设 空 气 可 视 为 理 想 气 体 ， 其 热 力 学 能 与 温 度 的 关 系 为  K u T  0.72 kJ/kg ，焓与温度的关系为  K h T 1.005 kJ/kg 提示和答案：容器内原有气体质量 1 1 1 g 1 0.0332kg p V m R T   。取刚性容器为控制体，则 2 2 CV 2 f 2 2 2 1 f1 1 1 i 1 1 δ d ( )δ ( )δ δ 2 2 Q E h c gz m h c gz m W         。据题意，δQ  0 、 i δW  0、 2 δm  0 、 1 2 f 2 c 和 2 1 g z z ( )  可忽略不计，所以 CV 1 1 in in dE h m h m   δ d ，积分有   E h m CV in in 。 而      E U m u m u CV 2 2 1 1， m m m in 2 1   ，所以 2 2 1 1 2 1 in m u m u m m h    ( ) ， in 2 1 1 1 in 2 1 1 1 2 2 2 ( ) ( ) p V V V h m m m u c T m m m c T T m c m c       （a） 充气后容器内气体质量     6 2 2 2 g 2 2 2 K K 3 0.2 10 Pa 0.028m 19.5 287J/(kg K) p V m R T T T        （b） 联立求解式（a）、（b）得 2 m  0.0571kg ， 2 T  342.69K