问答题 试求1kmol,300K的空气,由0.1MPa等温可逆压缩到10MPa的轴功和理想功。环境温度取T0为298K。
【正确答案】由空气的T-S图可查得,在300K下,各压力状态下的焓值和熵值如下:
   0.1MPa,H1=13577kJ·kmol-1,S1=126kJ·kmol-1·K-1
   10MPa,H2=13000kJ·kmol-1,S2=87kJ·kmol-1·K-1
   稳流系统    △H=Q-Ws
   可逆过程    Ws=Qrev-△H
   其中,可逆热
   Qrev=TAS=T(S2-S1)=300×(87-126)=-11700kJ·kmol-1
   所以
   Ws=Qrev-△H=-11700-(13000-13577)=-11123kJ·kmol-1
   理想功    Wid=T0AS-△H
   =298×(87-126)-(13000-13577)
   =-11045kJ·kmol-1
   计算结果表明,等温下将空气从0.1MPa压缩至10MPa时,其消耗的理想功比可逆轴功要少一些,这是因为压缩时放出的热量可逆地传递给环境,环境获得了部分功,消耗的功最少。
【答案解析】