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有一个储存空气的刚性容器A 通过阀门可以与容器B连通(如图4-18所示)。已知：TA1=36

2022-08-12 04:38:40 问答库阅读 194 次

问题详情

有一个储存空气的刚性容器A，通过阀门可以与容器B连通(如图4-18所示)。已知：T_A1=366K，p_A1=2800kPa，V_A=0.08m³，p_B1=0，将阀门打开后，空气由A流入B，两容器中的空气最终达到平衡时的状态参数为：
T_A2=T_B2=T₂=316K，p_A2=p_B2=p₂=1400kPa如果周围环境状态为T₀=300K，p₀=100kPa，试求：
(1)容器B的容积V_B。
(2)过程中与环境交换的热量。
(3)过程中总的熵产和损。

参考答案

根据状态方程可求出初态时的质量
m_A1=p_A1V_A/(RT_A1)
=2800×0.08/(0.2871×366)=2.132kg
根据状态方程可求出终态时的总容积
V₂=mRT₂/p²=(2.132×0.2871×316)/1400=0.1381m³
容器B的容积V_B即可求出
V_B=V₂-V_A1=0.1381-0.08=0.058m³
根据能量方程ΔE=(ΔE)_Q+(ΔE)_W+(ΔE)_M
按题意有(ΔE)_W=0，(ΔE)_M=0，ΔE_K=0，ΔE_P=0，因此有
Q=m(u₂-u₁)=mc_v(T₂-T₁)
=2.132×0.716(316-366)=-76.33kJ
根据孤立系统熵方程 △S^isol=ΔS+△S^TR+ΔS^WR+△S^MR+△S⁰=S_Ptot
按题意有：△S^TR=0，△S^WR=0，ΔS^MR=0，因此有