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有一个容积为2m3的真空容器由于密封不严使环境空气慢慢地渗入容器经过一定的时间后容器内

2022-08-12 04:44:29 问答库阅读 194 次

问题详情

有一个容积为2m³的真空容器，由于密封不严使环境空气慢慢地渗入容器，经过一定的时间后，容器内的压力为P₂=P₀=100kPa。由于渗入过程很慢，容器内空气的最终温度为T₂=T₀=293K。试对上述过程进行热力学分析，即包括：
(1)根据能量方程求过程中的交换的热量。
(2)根据熵方程计算过程中熵产及损。
(3)利用方程来校验熵方程的计算结果。

参考答案

根据状态方程可求出终态时的质量
m₂=p₂V/(RT₂)=100×2/(0.2871×293)=2.38kg
根据能量方程 △E=(ΔE)_Q+(ΔE)_W+(ΔE)_M
按题意有 (△E)_W=0，U₁=0，m_e=0，m₂=m_i
因此有 m₂u₂=Q+m_ih_i
Q=m₂(u₂-h_i)=m₂(u₂-h₂)=-p₂V=-100×2=-200kJ
根据熵方程 ΔS=(ΔS)_Q+(ΔS)_W+(△S)_M+S_Pin
其中 (ΔS)_W=0，S₁=0，m_e=0
因此有 m₂s₂=Q/T+m_is_i+S_Pin，m₂s₂=m_is_i
S_Pin=-Q/T=200/293=0.68kJ/K
I_in=T₀S_Pin=293×0.68=200kJ
利用