第二部分热工理论基础习题集与参考答案
第一章热力学基础知识
一、填空题
1.实现能和能相互转化的工作物质就叫做。
2.热能动力装置的工作过程，概括起来就是工质从___________吸取热能，将其中一部分
转化为___________，并把余下的一部分传给___________的过程。
3.热力系统与外界间的相互作用一般说有三种，即系统与外界间的交换、
交换和交换。
4.按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为____________和____________两
类。
5.状态参数的变化量等于____________两状态下，该物理量的差值，而与___ ___
__无关。
6.决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需个。
O=____________Pa。
7.1mmHg=____________Pa；1mmH
2
8.气压计读数为750mmHg，绝对压力为2.5×105Pa的表压力为 MPa。
9.用U形管差压计测量凝汽器的压力，采用水银作测量液体，测得水银柱高为720.6mm。
已知当时当地大气压力P
=750mmHg，则凝汽器内蒸汽的绝对压力为____________MPa。
b
10.一个可逆过程必须是过程，而且在过程中没有。
11.只有状态才能用参数坐标图上的点表示，只有过程才能用参
数坐标图上的连续实线表示。
12.热量和功都是系统与外界的度量，它们不是而是量。
13.工质作膨胀功时w 0，工质受到压缩时w 0，功的大小决定于_____________
___________。
二、名词解释
1．标准状态——
2．平衡状态——
3．准平衡过程——
4．可逆过程——
5．热机——
6．热源——
7．热力系统——
8．体积变化功——
9．热力学温标——
10．孤立系——
三、判断题
1．物质的温度越高，则所具有的热量愈多。 [ ]
2．气体的压力越大，则所具有的功量愈大。 [ ]
3．比体积和密度不是两个相互独立的状态参数。 [ ]
4．绝对压力、表压力和真空都可以作为状态参数。 [ ]
- 117 -
5．经历了一个不可逆过程后，工质就再也不能回复到原来的初始状态了。[ ]
6．孤立系内工质的状态不会发生变化。 [ ]
7．可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。 [ ]
8．凝汽器的真空下降时，则其蒸汽侧的绝对压力增大。 [ ]
9．若容器中气体的压力没有改变，则压力表上的读数就一定不会改变。 [ ] 10．不平衡过程一定是不可逆过程。 [ ]
四、选择题
1．下列各量可作为工质状态参数的是：[ ]
（1）表压力；（2）真空；（3）绝对压力。
2．水的三相点温度比冰点温度应：[ ]
（1）相等；（2）略高些；（3）略低些。
3．下列说法中正确的是：[ ]
（1）可逆过程一定是准平衡过程；
（2）准平衡过程一定是可逆过程；
（3）有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程。
4．下列过程中属可逆过程的是：[ ]
（1）自由膨胀过程；（2）等温传热过程；（3）有摩擦的热力过程。
5．一台功率为600MW的汽轮发电机组连续工作一天的发电量为：[ ]
（1）1.44×107kJ；（2）5.184×109kJ；（3）1.44×107kWh。
6．测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为：[ ]
（1）有气体泄漏；（2）气体的热力状态发生变化；
（3）大气压力发生变化；（4）以上三者均有可能。
五、问答题
1．火电厂为什么采用水蒸气作为工质？
2．能否说气体的某一个分子具有一定的温度和压力？温度和压力究竟是宏观量还是微观量？
3．准平衡过程和可逆过程有何联系与区别？
4．为什么称p-v图为示功图？T-s图为示热图？
六、计算题
1．10kg温度为100℃的水，在压力为1×105Pa下完全汽化为水蒸气。若水和水蒸气的比体积各为0.001m3/kg和1.673 m3/kg。试求此10kg水因汽化膨胀而对外所作的功（kJ）。2．设一容器被刚性壁分为两部分，分别装有两种不同的气体。在容器的不同部分装有压力表，如图1-1所示。若压力表A的读数为5.7×105Pa，压力表B的读数为2.2×105Pa，大气压力为0.98×105Pa。试确定压力表C的读数以及容器内两部分气体的绝对压力各为多少？
图1-1
- 118 -
3．用U形管压力计测定容器中气体的压力。为防止水银蒸发，在水银柱上面加一段水。如图1-2所示。测量结果，水银柱高800mm，水柱高500mm。气压计读数为780mmHg，试计算容器中气体的绝对压力为多少Pa？
2O
图1-2
4．如果气压计读数为750mmHg，试完成以下计算：
（1）表压力为0.5×105Pa时的绝对压力；
（2）真空表上读数为400mmH
o时的绝对压力（Pa）；
2
（3）绝对压力为2.5×105Pa时的表压力。
5．用斜管压力计测量锅炉烟道中烟气的真空，如图1-3所示，斜管的倾斜角α=30°，压力
=740mmHg。求烟气的绝对压力（以毫米计的斜管中水柱长度L=160mm，当地气压计读数为p
b
汞柱表示）。
图1-3
******************************************************************************* 参考答案：
一、填空题
1.热，机械，工质
2.高温热源，机械能，低温热源
3.热量、功、物质
4.闭口系统，开口系统
5.初、终，工质的状态变化途径
6.两
- 119 -
7.133.3Pa，9.81Pa
8．0.15MPa
9．0.0039MPa
10．准平衡，任何形式的能量耗散
11．平衡，准平衡（或可逆）
12．能量传递，状态参数，过程
13．>，<，工质的初、终状态以及过程的变化路径
二、名词解释
1．压力为1atm，温度为0℃时的状态。
2．系统内工质各点相同的状态参数均匀一致的状态。
3．由一系列平衡状态所组成的热力过程。
4．当一个过程进行完了以后，如能使工质沿相同的路径，逆行回复至原来状态，并使整个系统和外界全部都回复到原来状态而不留下任何改变。
5．能够将热能转变为机械能的设备。
6．在工程热力学中，能不断地供给工质热能的物体叫做热源。
7．被人为分离出来的热力学研究对象。
8．在热力学中，热力系是通过气体的体积变化来实现热能和机械能的相互转换的，这种功称为体积变化功。它包括膨胀功和压缩功。
9．选取水的三相点（即水的固，液，气三相平衡共存的状态）为基准点，并定义它的温度为273.16K。在1atm下，水的冰点温度为273.15K，沸点温度为373.15K，其间分为100个等分，则每一等分表示1K。
10．与外界既没有物质交换，也没有能量交换的热力系，称为孤立系，它是一种为简化热力学问题分析而引入的假想热力系。
三、判断题
1．×。温度是状态量，而热量是过程量。
2. ×。压力是状态量，而功量是过程量。
3．√。比体积和密度互为倒数关系，其物理意义相同，均表示物体内部分子聚集的疏密程度。
4．×。只有绝对压力才可以作为状态参数，因为状态一定时，表压力和真空将随着大气压力而变。
5．×。经历了一个不可逆过程后，工质是可以回复到原来状态的，只是与之相互作用的外界不能复原。
6．×。孤立系是指系统与外界之间没有物质和能量的交换，但孤立系内部是可以发生能量传递与转换过程的，即工质的状态可以发生变化。
7．√。可逆过程定义。
8．√。真空与绝对压力是呈相反变化的规律，即真空下降时，绝对压力将增大。
9．×。压力表读数随环境压力变化。
10．×。定义。
四、选择题
1．（3）； 2.（2）； 3.（1）； 4.（2）； 5.（3）； 6.（4）
五、问答题
1．答：工质应具有良好的膨胀性和流动性，热力性能稳定，对环境友善，无毒、无腐蚀性，且价廉易得。由于水蒸气较好地满足了以上对工质的几点要求，所以被火电厂采用为工质。2．答：不能。因为温度和压力只对包含有大量分子的宏观热力系才有意义，对单个分子是
- 120 -
没有意义的，所以温度和压力是宏观量。
3．答：对工质而言，准平衡过程和可逆过程同为一系列平衡状态所组成，都能在参数坐标图上用一连续曲线来描述，并可用热力学方法对它进行分析。但准平衡过程的概念只包括工质内部的状态变化，而可逆过程则是分析工质与外界所产生的总效果。因此，可逆过程必然是准平衡过程，而准平衡过程只是可逆过程的条件之一。
4．答：p-v图上过程线在v轴上的投影面积可表示该可逆过程中工质与外界所交换的功量的大小，故称p-v图为示功图；T-s图上过程线在s轴上的投影面积可表示该可逆过程中工质与外界所交换的热量的大小，故称T-s图为示热图。
六、计算题
1．w=∫
12pdv=p(v
2-
v
1
)=1×105(1.673-0.001)=1.672×105J/kg
W=mw=10×1.672×105=1.672×106J=1672kJ.
2．设容器内左部分气体的绝对压力为p
1，右部分气体的绝对压力为p
2
.则
p
c =7.9×105Pa； p
1
=8.88×105Pa； p
2
=6.68×105Pa.
3．p=p
g +p
b
=800×133.3+500×9.81+780×133.3=2.16×105Pa.
4．（1）1.5×105Pa；（2）1.04×105Pa；（3）1.5×105Pa.
5．p=p
b -p
v
=p
b
-ρgLsinα=734mmHg
- 121 -
第二章热力学第一定律
一、填空题
1．系统的总储存能包括和的总和。
2．热力学能是物体因分子而具有的能量，包括和两部分，前者是的函数，后者是的函数，所以热力学能是参数。
3．空气经一热力过程后热力学能增加67kJ，并消耗外功1257kJ，则此过程为_______过程。
（填吸热或放热）
4．一元稳定流动的能量方程式是（1kg工质），它适用于_______________________过程。
5．焓的定义式为，其物理意义是。
6．推动功只有在工质时才有意义。技术功等于______________和_____________的代数和，所以技术功只对系统才有意义。
7．稳定流动能量方程式用于汽轮机时可简化为_______________________，应用于锅炉时可简化为_______________________。
8．为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25MPa下从350K定压加热到370K，气体初、终状态的体积分别为0.03m3和0.035m3,加入气体的热量为700kJ，则初、终状态下气体热力学能的差值等于__________。
9．已知国产30万kW汽轮机高压缸进口的蒸汽焓h1=3461.46kJ/kg，出口焓h2=3073.97kJ/kg,蒸汽流量为1000t/h，则汽轮机高压缸产生的功率为_________kW。
二、名词解释
1．流动净功——
2．焓——
3．稳定流动——
三、判断题
1．工质进行膨胀时必须对其进行加热。 [ ] 2．气体膨胀时一定对外作功。 [ ] 3．系统对外作功后，其储存能量必定减少。 [ ] 4．系统放热，温度必定降低。 [ ] 5．由于功是过程量，故推动功也是过程量。 [ ] 6．闭口系能量方程和开口系稳定流动能量方程的本质是不一样的。 [ ] 7．由于Q和W都是过程量，故(Q-W) 也是过程量。 [ ] 8．无论过程可逆与否，闭口绝热系统的膨胀功总是等于初、终态热力学能的差值。[ ]
四、选择题
1．膨胀功扣除流动净功即为：[ ]
（1）轴功；（2）技术功；（3）输出的正功。
2．开口系统中，推动功究竟属于下面哪一种形式的能量：[ ]
（1）进、出系统中，流体本身所具有的能量；
（2）后面的流体对进、出系统的流体为克服界面阻碍而传递的能量；
（3）系统中工质进行状态变化由热能转化而来的能量。
- 122 -
- 123 -
3．气体在某一热力过程中吸热50kJ ，同时热力学能增加90kJ ，则此过程为：[ ] （1）压缩过程； （2）膨胀过程； （3）体积保持不变。 4．下列说法中正确的是：[ ]
（1）气体吸热时热力学能一定增加；
（2）气体一定要吸收热量后才能对外做功； （3）气体被压缩时一定消耗外功。
5．下列热力学第一定律的表达式中正确的是：[ ] （1）?
-
?=2
1
vdp h q ； （2）w dh q δδ+=； （3）?+?=2
1
pdv U Q 。
五、问答题
1．判断下列各式是否正确，并说明原因？若正确，指出其应用条件：
（1）q=Δu+Δw ； （2）δq=du+δw ；
（3）δq=dh-vdp.
2．对某可逆过程，用焓表示的热力学第一定律表达式是什么？是怎样得来的？
3．简要说明膨胀功、推动功、轴功和技术功四者之间有何联系和区别？如何在p-v 图上表示膨胀功和技术功的大小？
4．为什么推动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量方程式中？
六、计算题
1．气体在某一过程中吸入热量12kJ ，同时热力学能增加20kJ 。问此过程是膨胀过程还是压缩过程？气体与外界交换的功量是多少？
2．某火电厂机组发电功率为25000kW 。已知煤的发热量为29000kJ/kg ，发电厂效率为28%。试求：
（1）该电厂每昼夜要消耗多少吨煤？ （2）每发1kWh 电要消耗多少kg 煤？
3．一定量气体在汽缸内初容积为0.134m 3，可逆地膨胀至终容积0.4m 3,气体压力在膨胀过程
中保持2×105
Pa 不变。若过程中加给气体的热量为80kJ ，求气体的热力学能变化了多少？ 4．一闭口热力系中工质沿acb 途径由状态a 变到b 时吸入热量80kJ ，并对外作功30kJ ，如图2-1所示。问：
（1）如果沿途径adb 变化时，对外作功10kJ ，则进入系统的能量是多少？
（2）当工质沿途径从b 返回a 时，外界对工质作功20kJ ，此时工质是吸热还是放热？其量是多少？
（3）当U a =0,U d =40kJ 时，过程ad 和db 中与外界交换的热量各是多少？
p
图2-1
5．某蒸汽锅炉给水的焓为62kJ/kg，产生的蒸汽焓为2721kJ/kg。已知锅炉蒸汽产量为4000kg/h，锅炉每小时耗煤600kg，煤的发热量为25000kJ/kg。求锅炉的热效率（锅炉热效率是指锅炉每小时由水变为蒸汽所吸收的热量与同时间内锅炉所耗燃料的发热量之比）？6．对定量的某种气体加热100kJ，使之由状态1沿途径a变至状态2，同时对外作功60kJ。若外界对该气体作功40kJ，迫使它从状态2沿途径b返回至状态1。问返回过程中工质需吸热还是向外放热？其量是多少？
7．某台锅炉每小时生产水蒸气30t，已知供给锅炉的水的焓值为417kJ/kg，而锅炉产生的水蒸气的焓为2874kJ/kg。煤的发热量为30000kJ/kg，当锅炉效率为0.85时，求锅炉每小时的耗煤量。
8．某蒸汽动力厂中，锅炉以流量40t/h向汽轮机供汽；汽轮机进口处压力表的读数是9.0MPa，蒸汽的焓是3441kJ/kg。汽轮机出口处真空表的读数是730.6mmHg，出口蒸汽的焓是2248kJ/kg，汽轮机向环境散热为6.81×105kJ/h。若当地大气压是760mmHg，求:（1）进、出口处蒸汽的绝对压力；（2）不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率。
*******************************************************************************
参考答案
一、填空题
1．内部储存能，外部储存能
2．热运动，内动能，内位能，温度，比体积，状态
3．放热
4．q=(h
2-h
1
)+1/2(c
2
2-c
1
2)+g(z
2
-z
1
)+w
s
，一元稳定流动的任何过程
5．h=u+pv，工质在流动状态下所具有的总能量中与热力状态有关的那部分能量6．流动，膨胀功，推动功，开口
7．w
s =h
1
-h
2
，q=h
2
-h
1
8．575kJ
9．10.76×104kW
二、名词解释
1．对于同时有工质流进和流出的开口系，系统与外界交换的推动功的差值，称为流动净功。2．其定义式为h=u+pv，它指的是工质流经开口系时所携带的总能量中取决于热力学状态的那部分能量。
3．稳定流动指的是热力系内部及边界上各点工质的热力参数和运动参数都不随时间而变化的流动。
三、判断题
1．×。在绝热膨胀过程中，可通过工质热力学能的减少来实现对外作功。
2．×。如自由膨胀过程中，气体对外并不作功。
3．×。系统对外作功后，其储存能是否减少是由热力学第一定律确定的。如系统对外作功的同时，从外界吸热，且其吸热量足以抵补作功量，则其储存能就不一定减少。
4．×。系统放热的同时，如对系统加入的功转变为热的数量大于系统的放热量，则系统的温度还可能升高。
5．×。由于推动功是工质在流动过程中所传递的功，它并不改变工质的热力状态，是与压力和比体积有关的压力势能，因此它不是过程量，而是一种状态量。
- 124 -
- 125 -
6．×。两种能量方程的本质是相同的，均反映热变功的根本途径是工质膨胀作功，其大小为q-Δu 的那部分膨胀功。
7．×。根据热力学第一定律，Q-W=ΔU ，是状态量。 8．√。 四、选择题
1．（2）； 2.（2）； 3.（1）； 4.（3）； 5.（1） 五、问答题
1．答：(1)不正确。功是过程量，不能写成ΔW ；
（2）正确。适用于任何工质组成的闭口系统和任何过程； （3）正确。适用于任何工质组成的开口系统和可逆过程。 2．答：δq=dh-vdp
由热力学第一定律的数学表达式和焓的定义式，可得： δq=du+pdv=[dh-d(pv)]+pdv =dh-pdv-vdp+pdv
=dh-vdp
3．答：膨胀功（w ）是工质体积变化产生的功，是基本功。推动功（pv ）是工质在流动过程中所传递的功。膨胀功和推动功的代数和为技术功（w t ），它是工程上可以利用的功量。轴功（w s ）是指从机器轴端输出的有用功，它等于技术功与流动工质的动、位能变化量的代数和，即
)(1122v p v p w w t --=
s t w z z g c c w +-+-=
)()(2
112212
2 p-v 图上过程线在v 轴上的投影面积可表示膨胀功的大小，过程线在p 轴上的投影面积可表示技术功的大小。
4．答：推动功是由流进（出）系统的工质传递而由工质后面的物质系统作出的。对于闭口系统，不存在工质的流进（出），所以不存在这样进行传递的功。 六、计算题
1．此过程为压缩过程，W=-8kJ 2．（1）266t ；(2)0.443kg
3．ΔU=26kJ
4．(1)Q adb =60kJ ；(2)Q ba =-70kJ ；(3)Q ad =50kJ ，Q db =10kJ 5．70%
6．放出热量，Q 2b1=-80kJ
7．2.89t/h 8．（1）p 1=p g +p b =9.1013MPa ，p 2=p b -p v =0.0039MPa ；
（2）W s =Q-q m (h 2-h 1)=4.7×107kJ/h ，汽轮机功率为P=13066kW.
- 126 - 第三章 理想气体的热力性质及基本热力过程
一、填空题
1. 对于1kg 理想气体其状态方程式为： ，对于mkg 理想气体其状态方程式为： 。
2. 空气的通用气体常数R=__________J/(kmol ·K)，气体常数R g = J/（kg ·K ），标态下的千摩尔体积V m0=__________m 3
/Kmol 。
3. 容积为0.8m 3的气罐内盛有氧气，其压力为5×105
Pa ，温度为25℃，则罐内氧气的质量
为__________kg 。
4. 比热容的值随 、 、 和 的不同而不
同。
5. 在定压下加热30kg 的二氧化碳气体由t 1=400℃到t 2=1000℃所需要的热量是
__________kJ 。[已知)./(983.00400K kg kJ c p
=，)./(122.10
1000
K kg kJ c p =] 6. 按物量单位的不同，气体的比热容分为三种，即 、 和 。
7. 理想气体的热力学能和焓都只是 的函数，所以理想气体无论经历什么过程，其
热力学能的变化量在数值上总等于 ，其焓的变化量在数值上总等于 。 8. 迈耶方程是指___________________，它适用于 气体。
9. 理想混合气体的总容积等于 之和。
10. 混合气体的成分表示法有三种，即 、 和 ，其中
和 在数值上是相等的。
11. 理想混合气体中某一种组成气体的分压力等于混合气体的 与该组成气体的 之乘积。
12. 一定数量的理想气体在-20℃时的体积是+20℃时体积的___________倍。（设两种情况下的压力是相同的）
13．理想气体的基本热力过程有_______、______、______、______等热力过程。 14．定容过程中，V=______,其压力和热力学温度成______比。 15．对理想气体定容加热时，其热力学能将______，温度会______。 16．定压过程中，p=______，其比体积和热力学温度成______比。
17．定压加热过程中的加热量等于工质______的增量，它适用于任何______。 18．定温过程中，T=______，其压力和比体积成______比。
19．理想气体在定温过程中，因温度不变，其 和______均不变。 20．理想气体定温膨胀时，应加入______；定温压缩时，要放出______。 21．绝热过程的过程方程式为 。
22．理想气体绝热膨胀时，压力会______，温度也会______。
23．理想气体被绝热压缩时，热力学能会______，温度也会______。
24．绝热膨胀过程中工质所作的技术功，等于工质______的减少，它适用于任何______。 25．理想气体在定压过程中，其比体积与 成正比；在定温过程中，其比体积与 成反比。
26．理想气体闭口系经历一定温过程，吸收热量100J ，则它的热力学能变化量为 J 。
二、名词解释
1．理想气体——
2．定压质量比热容——
3．平均比热容——
4．理想混合气体的分容积——
5．混合气体的质量分数——
三、判断题
1．气体常数R
g
不仅与气体种类有关，还与气体所处的状态有关。 [ ] 2．通用气体常数R与气体种类及气体所处状态均无关。 [ ]
3．理想气体的c
p 与c
v
的差值与气体的状态无关。 [ ]
4．热力学第一定律既可写成δq=du+δw，也可写成δq=c
v
dT+pdv，两者适用条件相同。
[ ] 5. 理想气体的定温过程也即是定热力学能和定焓的过程。 [ ] 6．因为水蒸气是实际气体，所以烟气中的水蒸气不能作为理想气体处理。 [ ] 7．理想混合气体的容积分数和摩尔分数在数值上是相等的。 [ ] 8．对于理想气体取定值比热容时，若压力降低的定温过程一定是放热过程。 [ ] 9．在p-v图上，通过同一状态点的绝热过程线的斜率比定温过程线的斜率大。 [ ] 10．在T-s图上，通过同一状态点的定容过程线较定压过程线平坦。 [ ] 11．我们通常说空气的组成中有21%的氧气和78%的氮气，这里氧气和氮气的成分指的是质量成分。 [ ] 12．理想气体的定温过程中，加热量与膨胀功和技术功三者在数值上是相等的。 [ ] 13．定压过程的加热量等于工质的焓增，这一结论对于任何工质都是成立的。 [ ] 14．从同一状态点出发，对同量的空气进行可逆定温压缩与可逆绝热压缩达到相同的终压，则定温压缩过程中所消耗的技术功较多。 [ ] 15．可逆绝热过程一定是定熵过程。 [ ] 16．理想气体的定熵膨胀过程中，技术功是膨胀功的κ倍。 [ ] 四、选择题
1．在p-v图上有一理想气体进行的两个任意热力过程a-b和a-c，已知b点和c点位于同
一条定温线上，但p
b >p
c
，试比较两个过程的热力学能变化量大小：[ ]
（1）△u
ab >△u
ac
；（2）△u
ab
=△u
ac
；（3）△u
ab
<△u
ac
。
2．在T-s图上，通过同一状态点的定压过程线比定容过程线：[ ]
（1）平坦；（2）陡峭；（3）斜率一样。
3．工程中，下列工质不能视为理想气体的是：[ ]
（1）空气；（2）水蒸气；（3）燃气。
4．我们通常说空气的组成中有21%的氧气和78%的氮气，这里氧气和氮气的成分指的是：
[ ] （1）质量成分；（2）摩尔成分；（3）容积成分。
5．热力学第一定律的表达式可写为：δq=c
v
dT+pdv，其适用条件是：[ ]
（1）理想气体的可逆过程；
（2）任何工质的任何过程；
（3）理想气体的任何过程；
（4）任何工质的可逆过程。
6．对于闭口系统功的计算式W=U
1－U
2
，下列适用条件正确的是：[ ]
- 127 -
- 128 - （1）适用于可逆与不可逆的绝热过程； （2）只适用于绝热自由膨胀过程； （3）只适用于理想气体的绝热过程； （4）只适用于可逆绝热过程。 7．气体的容积比热容是指：[ ] （1）容积保持不变时的比热容； （2）物量单位为一立方米时气体的比热容； （3）物量单位为一千摩尔容积时气体的比热容； （4）物量单位为一标准立方米时气体的比热容。 8．气体常数R g 的大小取决于：[ ]
（1）气体的分子量； （2）气体的质量；
（3）气体所处的状态； （4）组成气体分子的原子数。 9．理想气体的定容比热容与定压比热容的大小关系为：[ ]
（1）定容比热容大于定压比热容； （2）定容比热容等于定压比热容； （3）定容比热容小于定压比热容； （4）以上三种情况都有可能。 10．已知CO 2和N 2的压力及温度均相同，则它们的比体积：[ ] （1）22N CO v v >； （2）22N CO v v <； （3）22N CO v v = 。 11．理想气体可逆绝热过程中的技术功(w t )等于：[ ] （1）h 2-h 1； （2）u 2-u 1； （3）h 1-h 2； （4）u 1-u 2。
五、问答题
1．何为理想气体？在实际计算中如何决定可否使用理想气体的一些公式？
2．理想气体的热力学能和焓有什么特点？du=c v dT ，dh=c p dT 是否对任何工质任何过程都正确？
3．为什么定压比热容大于定容比热容？二者关系是怎样的？
4．如果千摩尔比热容为定值，对相同原子数的两种气体，其容积比热容是否相同？其质量比热容又是否相同？为什么？
5．气体在定容过程和定压过程中，热量都可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算，那
么定温过程中气体的温度不变，还可根据比热容来计算热量吗？ 6．如图3-1所示，同一理想气体经历两任意过程a-b 和a-c ，b 点及c 点位于同一条绝热
线上，试问ΔU ab 与ΔU ac 哪个大？若设b 点及c 点位于同一条定温线上，结果又如何？
图3-1
7．如图3-2所示，1-2、4-3各为定容过程，1-4、2-3各为定压过程，试比较q 123与q 143的
- 129 -
大小。
p
图3-2
8．夏天，自行车在被太阳晒得很热的公路上行驶时，为什么容易引起轮胎爆破？
9．如图3-3所示，某理想气体在p-v 图上经历两个任意热力过程a-b 和a-c ，假设b 点与c 点在同一条定容线上，但b 点的压力高于c 点的压力。问两个过程的功量哪个大？热量谁大谁小？
p
图3-3
10．1kg 理想气体，先进行绝热膨胀1-2，再进行定容加热2-3，如利用与绝热过程中所作
功相当的热量，用来在定容过程中加热气体时，试证明T 3=T 1。（设比热容为定值） 11．气体常数与通用气体常数有什么联系和区别？
12．热力学第一定律的数学表达式可写成w
u q +?=、
?+?=2
1
pdv
u q 、
?+?=2
1
pdv T c q V ，
三者有何不同？
13．对空气边压缩边进行冷却，如空气的放热量为1kJ ，对空气的压缩功为6kJ ，则此过程
中空气的温度是升高，还是降低?
14．能否以气体温度的变化量来判断过程中气体是吸热还是放热？
六、计算题
1．吸风机入口处每小时流过的烟气量为4×105
m 3
，此处真空为300mmH 2O ，烟温为130℃。求
此烟气在标准状态下的体积（当地的大气压力为755mmHg ）? 2．空氧气瓶净重50kg ，内部容积为0.048m 3，充满氧气后，瓶上压力计读数为15MPa ，如气
压计读数为745mmHg ，室温为20℃，求氧气瓶总重量。当氧气瓶内的氧气用去一部分而使压力表的读数降至0.5MPa 时，问氧气被用掉多少kg ？
3．已知空气的分子量为28.96，空气可视为理想气体。求：（1）空气的气体常数；
（2）在标准状态下空气的比体积和密度。
4．1kg某理想气体由t
1=20℃，p
1
=1.04×105Pa压缩到p
2
=4×105Pa，t
2
=200℃，已知比热比
k=1.3，R
g
=0.2986kJ/（kg·K）。试计算其热力学能和焓的变化量。（设比热容为定值）
5．5m3氧气，在p
1
=3×105Pa压力下从20℃定容加热到120℃，求加入的热量。（设比热容为定值）
6．锅炉空气预热器将温度为40℃的空气定压加热到300℃。空气的流量为3500m3/h（标准状态下）。求每小时加给空气的热量。试按定值比热容和平均比热容分别计算。
7．某理想气体混合物的容积分数为：φ
N2=70%，φ
O2
=20%，φ
CH4
=10%，如果O
2
的分压力是5
×104Pa。试确定：
（1）N
2及CH
4
的分压力；
（2）混合气体的气体常数。
8．已知空气由氮气和氧气组成，质量分数为：w
N2=0.765，w
O2
=0.235.试求氧气和氮气的容积
分数，空气的气体常数，以及氮气和氧气的分压力。
9．某柴油机定容加热起点的温度为637℃，终点压力p
2=1.8p
1
，加热量Q
v
=610kJ。求终点温
度和汽缸中燃气的质量。取燃气的定值比热容c
v
=1.1kJ/(kg·K)。
10．容积为1m3的刚性储气罐中，原有空气的表压力为50kPa和温度为17℃。压气机每分钟从大气（压力为100kPa和温度为17℃）中将0.2m3的空气压入罐内。试问罐内空气的表压力达700kPa和温度达50℃需要多少分钟？
11．将1kg氮气由30℃定压加热到400℃。按平均比热容计算其热力学能和焓的变化量。
12．27.8Nm3/h的烟气，进入省煤器时的温度t
1=500℃，离开时烟气的温度t
2
=300℃。问烟
气在定压下放出多少热量？取定值比热容c
p
′=1.35kJ/（Nm3·K）。
13．1kg空气，初态p
1=0.1MPa，t
1
=27℃，经压气机定温压缩，终态v
2
=0.15m3/Kg。求压缩
终了时的压力，容积功，技术功和热量。
14．压缩机中空气的初态p
1=0.1MPa，t
1
=27℃，经绝热压缩到t
2
=207℃。求压缩过程终了时
空气的压力，热力学能变化量和容积功。
15．1kg氮气，从初态p
1=10MPa，t
1
=1000℃绝热膨胀到t
2
=0℃。求终点压力和膨胀功。取
c
p
=1.038kJ/(kg·K)，R=296J/（kg·K）。
16．1kg空气由状态1（1MPa、500℃）经定容冷却到状态2（0.5MPa），再经绝热压缩到状态3（500℃），最后经定温过程回复到原来的状态1。空气的比热容为定值，试确定各过程中的热力学能、焓和熵变化量，以及热量和容积功，并在p-v图和T-s图上画出过程线。17．锅炉烟气温度为1200℃，经过热器、省煤器、空气预热器冷却至200℃。已知烟气的容
积成分为：φ
CO2=14%，φ
H2O
=8%，φ
N2
=74%，φ
O2
=4%。烟气量为80000m3/h（标准状态下），求
每小时烟气的放热量。
18．一台锅炉每小时烧煤500kg，燃烧1kg煤产生烟气10m3（标准状态）。测得烟囱出口处烟气的压力为100kPa和温度为200℃，烟气流速为3m/s。试求烟囱出口截面积。
*******************************************************************************
参考答案
一、填空题
1.pv=R
g T，pV=mR
g
T
- 130 -
2.R=8314J/(kmol·K)，R
g =287J/（kg·K），V
m0
=22.4m3/kmol
3. 5.17kg
4.物量单位、过程特性、工质种类、工质状态
5.21864kJ
6.质量比热容、容积比热容、摩尔比热容
7.温度，相同温度范围内定容过程的加热量，相同温度范围内定压过程的加热量
8.c
p -c
v
=R
g
，理想
9.各组成气体的分容积
10.质量分数、容积分数、摩尔分数，容积分数、摩尔分数
11.总压力，容积分数
12.0.863倍
13．定容，定压，定温，绝热
14．定值，正比
15．增加，升高
16．定值，正比
17．焓，工质
18．定值，反比
19．热力学能，焓
20．热量，热量
21．pv k=定值
22．降低，降低
23．增加，升高
24．焓，工质
25．热力学温度，压力
26．0
二、名词解释
1.理想气体是一种实际上并不存在的假想气体，这种气体的分子是一些弹性的、不占体积
的质点；分子之间也没有相互作用力。
2.在压力保持不变的情况下，1kg质量的物质温度升高（或降低）1℃所加入（或放出）的
热量。单位用kJ/（kg·K）。
3.指在一定的温度范围内，单位物量的气体所吸收（或放出）的热量与温度差的比值。
4.某组成气体在混合气体的温度和混合气体的总压力下所占的容积。
5.混合气体中某一种组成气体的质量m
i
与混合气体总质量m之比，称为该组成气体的质量分数。
三、判断题
1．×。气体常数R
g
只取决于气体的种类，而与气体所处的状态无关。
2．√。
3．√。因为理想气体的c
p 与c
v
的差值恒等于气体常数R
g
，与状态无关。
4．×。两者不完全相同。前者适用于任何工质、任何过程；而后者仅适用于理想气体的可逆过程。所以只有在理想气体可逆过程的条件下，两者才相同。
5．√。
6．×。水蒸气虽然是实际气体，但是烟气中的水蒸气因其分压力很低，温度又较高，且远离饱和态，所以在一般热工计算中，烟气中的水蒸气都可近似当作理想气体来处理。7．√。
- 131 -
- 132 - 8．×。对于理想气体的定温过程，因热力学能不变，则压力降低一定是吸热膨胀作功的过程。 9．√。
10．×。在T-s 图上，通过同一状态点的定容过程线较定压过程线陡峭。 11．×。这里氧气和氮气的成分指的是容积成分。 12．√。 13．√。
14．×。可将两过程表示在p-v 图上，根据过程线在p 轴上的投影面积来比较技术功的大小，则可看出定温压缩过程中所消耗的技术功要少些。 15．√。 16．√。 四、选择题
1．（2）； 2.（1）； 3.（2）； 4.（3）； 5.（1）； 6.（1）； 7.（4）； 8．（1）； 9.（3）； 10.（2）； 11.（3）
五、问答题
1．答：理想气体是一种实际上并不存在的假想气体，这种气体的分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子之间也没有相互作用力。它是实际气体的压力趋于零，比体积趋于无穷大时的一种极限状态。 在实际计算中，什么情况下可使用理想气体的公式取决于气体离液态的远近和计算所要求的精确度。在工程上常用的气体，如O 2、N 2、H 2、CO 、CO 2以及空气、烟气、燃气等在通常使用的温度、压力下均可看作理想气体进行分析计算。
2．答：理想气体的热力学能和焓均是温度的单值函数，du=c v dT,dh=c p dT 对理想气体的任何过程才适用。
3． 答：因定压加热过程中工质除升温外还要膨胀作功，故c p >c v 。二者关系是：c p -c v =R g 。 4． 答：对于原子数相同的两种气体，其定值千摩尔比热容C m 相同。因c ′=C m /22.4，故容积比热容c ′相同。又c= C m /M,因气体分子量M 不同，故质量比热容c 不相同。
5． 答：由于定温过程温度不变，比热容为无穷大，所以不能用比热容乘以温差来计算定温
过程的热量。对于可逆定温过程，过程热量可由下式计算：
2
112ln ln
p p T R v v T R w q g g === 6．答：（1）若b 点及c 点位于同一条绝热线上，由于p b >p c ，根据绝热过程的参数变化规律可知，T b >T c ，而理想气体U=f(T)，即U b >U c ，则ΔU ab >ΔU ac ；
（2）若b 点及c 点位于同一条定温线上，由于T b =T c ，即U b =U c ，则ΔU ab =ΔU ac .
7．答：q 123>q 143.此题可用两种方法求解：
（1）方法一：可根据热力学第一定律q=Δu+w ，并结合p-v 图是示功图的作用（w 123>w 143）以及热力学能是状态参数的性质（Δu 123=Δu 143）来求解；
（2）方法二：可将p-v 图上的过程线表示在T-s 图上，利用T-s 图是示热图的作用直接比较两过程热量的大小。
8．答：自行车轮胎内的气体质量和体积一定，可按定容过程分析。当自行车在晒得很热的公路上行驶时，轮胎与高温路面接触吸热，使轮胎内气体压力与温度均升高，当压力高于轮胎使用压力时，就会引起轮胎爆破。 9．答：W ab >W ac （p-v 图为示功图），ΔU ab >ΔU ac (T b >T c )，故Q ab >Q ac （因Q=ΔU+W ）.
10．答：绝热膨胀1-2中，w 12=-Δu 12=u 1-u 2。定容加热2-3中，q 23=Δu 23=u 3-u 2。因q 23=w 12，
- 133 -
所以u 3=u 1，根据理想气体u=f(T)，可得T 1=T 3.
11．答：气体常数R g 可以根据通用气体常数R 求得：R g =R/M （M 为气体分子量）。它们之间的区别是：气体常数R g 取决于气体的种类，与气体所处的状态无关；而通用气体常数R 与气体种类及所处状态均无关系，其值为8314J/(kmol.K)。 12．答：三者的适用条件不同.
w u q +?=适用于任何工质、任何过程；
?+?=2
1
pdv
u q 适用于任何工质、可逆过程； ?+?=21
pdv
T c q V 适用于理想气体的可逆过程。
13．答：由热力学第一定律：W U Q +?=，可求得kJ W Q U 5=-=?；又因为空气可视为理想气体，U=f(T)，故0>?T ，即空气的温度在升高。
14．答：不能。如压气机中常发生的压缩过程是：空气边压缩边放热，而温度却在升高，所以不能以温度升高来判断其在吸热，温度降低来判断其在放热，而应该以热力学第一定律和理想气体的性质为依据来进行正确的判断。 六、计算题
1．V 0=2.6×105m 3
2．氧气瓶总重量为m 总=59.35kg ，用去的氧气质量为m=8.98kg 3．（1）R=287J/（kg ·K ）； （2）v 0=0.773m 3/kg ，ρ0=1.2937kg/m 3 4．Δu=199kJ/kg ，Δh=258.8kJ/kg 5．Q V =1289.7kJ 6．（1）按定值比热容算：Q p =1.182×106kJ/h ； （2）按平均比热容算：Q p =1.201×106kJ/h.
7．（1）p N2=1.75×106Pa ，p CH4=2.5×104Pa ； （2）R g =301.2J(kg ·K) 8．φN2=0.788，φO2=0.212； R g =287.7J/(kg ·K) ； p N2=0.798×105Pa ，p O2=0.215×105Pa 9．t 2=1365℃，m=0.762kg 10．28.4min
11．Δu=281.72kJ/kg ，Δh=391.62kJ/kg 12．Q p =2.16×106kJ/h
13．p 2=0.574MPa ，q T =w t =w=-150.5kJ/kg 14． p 2=0.518MPa ，Δu=129.15kJ/kg=-w 15．p 2=0.0456MPa ，w=740kJ/kg 16．
- 134 -
17．1.28475×108
kJ 18．0.813m 2
第四章热力学第二定律
一、填空题
1．根据循环效果而言，热机循环是将__________转变为__________的热力循环；而逆向循环是将__________转变为__________的热力循环。
2．完成一次正向循环后，工质从热源吸热q
1，向冷源放热q
2
，其中只有________部分才能
转化为__________。
3．热量由高温物体传向低温物体是一种______过程，而热量由低温物体传向高温物体是一种过程，它的进行需要以作为补偿条件。
4．不可能制造出一种循环工作的热机，只从_______个热源吸取热量，使之完全变为有用功，而其它物体不发生任何__________。
5．卡诺循环是由两个可逆的________过程和两个可逆的________过程所组成。
6．在两个恒温热源间工作的一切可逆循环，其热效率仅决定于两热源的__________，而与工质的性质__________。
7．卡诺循环的热效率是同温限范围内一切循环热效率的__________，它是其它热机循环中热变功完善程度的__________。
8．在可逆过程中，工质吸热，熵__________；工质放热，熵__________。（填增大或减小）9．孤立系统的熵可以（发生过程时），或（发生过程时），但不可能。
10．热力学第二定律的数学表达式为____________________。
11．在一定温度T下放出的热量Q，对环境温度T
而言，其中可用能部分Q a= ，无效能部分为__________。
12．热力学第二定律的克劳修斯表述为：“不可能将热由______物体向_____物体传递，而不留下其它_____________。”
13．在可逆过程中系统熵的增加，意味着系统，在孤立系统中熵的增加，则意味着。
二、名词解释
1．第二类永动机——
2．熵产——
3．熵流——
三、判断题
1．卡诺循环的热效率可以大于1。 [ ] 2．工质经过一个不可逆循环后，其熵的变化量大于零。 [ ] 3．自发过程都是不可逆的。 [ ] 4．不可逆过程中工质熵的变化量无法计算。 [ ] 5．热不可能全部转化为功。 [ ] 6．可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率。 [ ] 7．定熵过程一定是可逆绝热过程。 [ ]
8．一台热机工作在T
1=900K和T
2
=300K的两个恒温热源间，热机从高温热源吸热1000kJ，
向冷源放热300kJ，则该热机是不可能实现的。 [ ] 9．热机循环中循环净功愈大，则循环热效率愈高。 [ ]
- 135 -
10．使系统熵增加的过程一定是不可逆过程。 [ ] 11．热量不可能由低温物体传向高温物体。 [ ] 12．若工质从某一初态沿可逆过程和不可逆过程达到同一终态，则不可逆过程中的熵变必定大于可逆过程中的熵变。 [ ] 13．热力循环就是封闭的热力过程。 [ ] 14．在绝热房间内，冰箱开门运行能使房间温度下降。 [ ]
四、选择题
1．关于卡诺循环的热效率，下列说法中正确的是：[ ]
（1）可以大于1；（2）可以等于1；（3）只能小于1。
2．工质经过一个不可逆循环后，其熵的变化量：[ ]
（1）大于零；（2）等于零；（3）小于零。
3．在一可逆过程中，工质吸热说明该过程一定是：[ ]
（1）熵增过程；（2）熵减过程；（3）定熵过程。
4．有摩擦的绝热过程一定是：[ ]
（1）熵减过程；（2）熵增过程；（3）定熵过程。
5．公式η
t =1-Q
2
/Q
1
的适用条件是：[ ]
（1）任意热机循环，包括卡诺循环；
（2）只适用于卡诺循环；
（3）除卡诺循环外的一切热机循环。
6．热机从热源吸热1000kJ，对外作功1000kJ，其结果是：[ ]
（1）违反热力学第一定律；（2）违反热力学第二定律；
（3）违反热力学第一及第二定律；（4）不违反热力学第一及第二定律。
7．某热机循环中，工质从热源（T
1=2000K）得到热量Q
1
，对外作功W
=1500J，并将热量Q
2
=500J
排至冷源（T
2
=300K），试判断该循环为：[ ]
（1）可逆循环；（2）不可逆循环；（3）不可能实现。8．自发过程的特点是：[ ]
（1）系统熵必然减少；（2）需伴随非自发过程才能进行；（3）必为不可逆过程；（4）必为可逆过程。
五、问答题
1．热连续转变为功的条件是什么？转变的限度是什么？
2．利用孤立系统熵增原理，证明热量是自发地由高温物体传向低温物体。
3．比较循环热效率公式η
t =1-Q
2
/Q
1
与η
t
=1-T
2
/T
1
的适用条件。
4．第二类永动机与第一类永动机有何不同？
5．理想气体的绝热自由膨胀过程中系统与外界没有交换热量，为什么熵增大？
6．热力学第二定律能否表达为：“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能。”?
六、计算题
1．有一卡诺循环工作于600℃及40℃两个热源之间，设每秒钟从高温热源吸热100kJ。求：（1）卡诺循环的热效率；
（2）循环产生的功率；
（3）每秒钟排向冷源的热量。
- 136 -
1.3 题略 解： m 2.127481 .92.110)7893(3 =??-=??=??=?g p h h g p ρρ 1.5 题略 m 1.05.0 2.030sin m 2.0200kg/m 800/8.033=?======l h mm l cm g ρ已知： 烟气的真空度为： Pa 8.78430sin 2.081.9800=??=??=h g p v ρ ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2O O mmH 027.808.7842==Pa p v 烟气的绝对压力为： kPa 540.98Pa 388.985408.7843224.133745==-?=-= v b p p p 1.10 题略 解：锅内表压力 g 40.77kg 04077.081 .91041010063==???=?= ?= -g A p m A g m p g g 2.2填空缺数据（兰色）： 2.9 题略 已知：D 1 = 0.4 m ，p 1 =150 kPa ，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD ，太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量 解：由D 1=0.4 m ，p 1=150 kPa ，可求得：k =375 kPa/m
kJ 27.2) (8 2 2 )6 (41423 332 1 =-= == ?==? D D k dD kD W dD kD D d kD pdV dW D D π π π π 答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ 2.12 题略 解：（1）确定空气的初始状态参数 K 300)27273(m 10101010100kPa 1.29310100108.91951021332414 3 111=+==???===???+=+=+=-----T AH V A g m p p p p b g b （2）确定拿去重物后，空气的终了状态参数 由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。则 33-3211 2124 3222m 101.50231 .1951 .29310K 300kPa 1.19510100108.9)100195(102?=?=====???-+=+=+=---p p V V T T A g m p p p p b g b 活塞上升距离 cm 023.5m 05023.01010010)15023.1()(4 3 12==??-=-=?--A V V H 对外做功量 J 999.9710)15023.1(101.195332=?-??=?=-V p W 由闭口系能量方程，Q =△U+W ，因T 2 = T 1，故△U = 0。所以求得气体与外界的换热量为 Q =W=97.999 J 讨论：（1）本题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用pdV W ?=2 1计算， 本题是一种特殊情况，即已知外界压力，故可用外界参数计算功（多数情况下外
热工基础（第三版） 张学学 复习提纲
第一章基本概念 1.工程热力学是从工程角度研究热能与机械能相互转换的科学。 2.传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。 3.工质：热能转换为机械能的媒介物。 4.热力系统：选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系统，简称系统。 5.外界（或环境）：系统之外的一切物体。 6.边界：系统与外界的分界面。 7.系统的分类： （1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。 （2）开口系统：与外界有物质交换的系统。 （3）绝热系统：与外界之间没有热量交换的系统。 （4）孤立系统：与外界没有任何的物质交换和能量（功、热量）交换。 8.热力状态：系统中的工质在某一瞬间呈现的各种宏观物理状况的总和称为工质（或系统）的热力状态，简称为状态。 9.平衡状态：在不受外界影响的条件下，工质（或系统）的状态参数不随时间而变化的状态。 10.基本状态参数：压力、温度、比容、热力学能（内能）、焓、熵。 11.表压力Pg、真空度Pv、绝对压力P P g = P - P b P v = P b - P 12.热力学第零定律(热平衡定律) ：如果两个物体中的每一个都
分别与第三个物体处于热平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。 13.热力过程：系统由一个状态到达另一个状态的变化过程。 14.准平衡过程（准静态过程）：热力过程中，系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 15.可逆过程：一个热力过程完成后，如系统和外界能恢复到各自的初态而不留下任何变化，则这样热力过程称为可逆过程。 16.不可逆因素：摩擦、温差传热、自由膨胀、不同工质混合。 17.可逆过程是无耗散效应的准静态过程。 18.系统对外界做功的值为正，外界对系统做功的值为负。 系统吸收热量时热量值为正，系统放出热量时热量值为负。 第二章热力学第一定律 1.热力学第一定律：在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 也可表述为：不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。进入系统的能量－离开系统的能量=系统储存能量的变化。 2.闭口系统的热力学第一定律表达式：Q =?U +W 微元过程：δQ =dU +δW 可逆过程：Q =?U +? 1pdV δQ =dU +pdV 2
第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态得概念？ 答：平衡状态就是在不受外界影响得条件下,系统得状态参数不随时间而变化得状态.而稳定状态则就是不论有无外界影响,系统得状态参数不随时间而变化得状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态得概念,就是为了能对系统得宏观性质用状态参数来进行描述. 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质得压力不变,问测量其压力得 压力表或真空计得读数就是否可能变化? 答：不能,因为表压力或真空度只就是一个相对压力。若工质得压力不变，测量其压力得压力表或真空计得读数可能变化，因为测量所处得环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时,表明被测对象得实际压力愈大还就是愈小？ 答:真空表指示数值愈大时，表明被测对象得实际压力愈小。 ４、准平衡过程与可逆过程有何区别? 答：无耗散得准平衡过程才就是可逆过程,所以可逆过程一定就是准平衡过程，而准平衡过程不一定就是可逆过程. ５、不可逆过程就是无法回复到初态得过程,这种说法就是否正确? 答:不正确。不可逆过程就是指不论用任何曲折复杂得方法都不能在外界不遗留任何变化得情况下使系统回复到初态,并不就是不能回复到初态。 6、没有盛满水得热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧,这就是什幺原因? 答:水温较高时,水对热水瓶中得空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时,热水瓶中得空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7、用U形管压力表测定工质得压力时,压力表液柱直径得大小对读数有无影响? 答:严格说来，就是有影响得,因为Ｕ型管越粗，就有越多得被测工质进入Ｕ型管中,这部分工质越多,它对读数得准确性影响越大。 习题 1－１解: 1. 2. 3. 4. 1-2图1-８表示常用得斜管式微压计得工作原理。由于有引风机得抽吸，锅炉设备得烟道中得压力将略低于大气压力。如果微压机得斜管倾斜角,管内水 解:根据微压计原理，烟道中得压力应等于环境压力与水柱压力之差
工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C ，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： =??? ? ?++-?=15.27350015.273301500,q x E 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1 则： 。1分 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空， 如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ） 如何变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 5. 试由开口系能量方程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量方程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量方程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态方程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态方程可写成：P i V = m i R i T 。 B 隔板 A 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W R 0S ?=22t t,C 1111Q T Q T ηη==-=-iso 0S ?=iso 0 S ?=
热工基础第十章思考题答案 1 何谓表面传热系数？写出其定义式并说明其物理意义。 答：q=h（t w-t f），牛顿冷却公式中的h为表面传热系数。表面传热系数的大小反映对流换热的强弱。 2 用实例简要说明对流换热的主要影响因素。 答：（1）流动起因室内暖气片周围空气的流动是自然对流。而风机中的流体由于受到外力的作用属于强迫对流。强迫对流和自然对流的换热效果是不同的。 （2）流动的状态流动状态有层流和湍流，层流和湍流的对流换热强度不同，输水管路，水流速度不同，会导致水的流动状态由层流到湍流，那么这两种流动状态对流换热效果是不同的。 （3）流体有无相变水在对流换热过程中被加热变成水蒸气，蒸气在对流换热过程中被冷却变成水，这个过程会吸收和放出汽化潜热，两个换热过程的换热量不同。 （4）流体的物理性质流体的物理性质对对流换热影响很大，对流换热是导热和对流两种基本导热共同作用的结果。因此，比如水和油，金属和非金属对流换热效果不同。 （5）换热表面的几何因素换热器管路叉排和顺排换热效果不同，换热管线直径大小对换热效果也有影响。 3 对流换热微分方程组有几个方程组组成，各自到处的理论依据是什么？ 答：（1） 连续性微分方程 （2） 热量平衡方程 （1）ρ(u τ+u u x +v u y )=F x?p x +η(2u x2 +2u y2 )动量平衡方程 连续性微分程的依据是根据质量守恒导出的 热量平衡方程是根据能量守恒导出的 动量平衡方程是根据动量守恒导出的 4 何谓流动边界层和热边界层？它们的厚度是如何规定的。 答：流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域，即速度发生明显变化的流体薄层。速度达到∞ 处的y值作为边界层的厚度，用δ表示。 当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时，在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层，称为热边界层。过于温度t-t w=（t∞-t w）处到壁面的距离为热边界层的厚度。 5 简述边界层理论的基本内容。 答：（1）边界层的厚度与壁面特征长度L相比是很小的量。 （2）流场划分为边界层区和主流区。流动边界层内存在较大的速度梯度，是发生动量扩散的主要 区域。在流动边界层之外的主流区，流体可近似为理想流体。热边界层内存在较大的温度梯度，是发生热 量扩散的主要区域，热边界层之外的温度梯度可以忽略。 （3）根据流动状态，边界层分为层流边界层和湍流边界层。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心三层。层流底层内的速度梯度和温度梯度远大于湍流核心。 （4）在层流边界层与层流底层内，垂直于壁面方向上的热量传递主要靠导热。湍流边界层的主要热阻在层流底层。 6 边界层理论对求解对流换热问题有何意义？ 答：应用边界层理论分析对流换热微分方程中各项的数量级，忽略高阶小量，可以使对流换热微分方程组得到合理的简化，更容易分析求解。
计量基础知识 一、填空题： 1．《中华人民共和国计量法》于____1985____年九月六日公布，__1986 年七月一起实施。 （1985， 1986） 2．进行结算用的生活用 ____ 、_______、______只作首次强制检定，限期使用到期轮换。 （煤气表、水表、电能表） 3．计量立法的最终目的是为了_____________、____________、_____________. (有利于生产、贸易和科学技术的发展、适应社会主义现代化建设的需要、维护国家和人民的利益) 4．《计量法》立法的宗旨是为了加强_____________，保障 _____________和___________。 (计量监督管理；国家计量单位制的统一；量值的准确可靠) 5．国务院计量行政部门负责建立各种__________作为统一全国量值的________________。 （计量基准器具；最高依据） 6．凡___________计量标准，部门和企事业单位使用的 ___________；以及用于___________方面列入强制检定目录的工作计量器具，均实行强制检定。 （社会公用；最高标准；贸易结算、安全保护、医疗卫生、环境监测） 7．强制检定应由____________机构或___________机构进行定期检定。 （县级以上计量部门指定的法定计量检定；授权的计量检定） 8．对于使用___________或____________或___________的计量器具，均属违反计量法。 （检定不合格的；没有检定的；超过检定周期） 9．企事业单位建立的最高计量标准经有关计量部门_____________后方可使用。（考核合格） 10．计量检定必须按照国家______________进行，必须执行_______________。（计量检定系统表；计量检定规程）11．进口的计量器具，必须经________________ 检定合格，方可__________。 （省级以上人民政府计量行政部门；销售） 12．计量检定人员有权拒绝任何人迫使其违反______________ ,或使用__________的计量标准进行检定。 （计量检定规程；未经考核合格） 13．执行___________、____________的人员，必须经考核合格。（计量检定；测试任务） 14．根据计量法第 ______________条规定，由电力部门建立本部门的______________ 计量标准，并负责检定、管理。（ 7 ；电测、热工） 15．根据计量法第______________条规定，授权电力部门检定机构对所属单位的电测、热工最高计量标准执行__________________。（ 20 ；强制检定） 16．电力部门的 ___________，最高计量标准，接受国家计量基准的 _______。（电测、热工；传递与监督）17．在业务上属电力部门管理的各企事业单位，其电测、热工最高计量标准的 ___________，由被授权执行强制检定的电力部门计量检定机构 _____________后使用。（建标考核；考核合格） 18．电力部门_____________统一管理电力部门的计量工作（包括_________等计量工作）。 （计量办公室；电测、热工、化学、长度、力学、无线电） 19．电力部门各级计量检定人员应具有_____________，并经电力部门计量技术考核合格，取得_________________。（高中以上文化程度或技工学校毕业；计量检定员证） 20．法定计量单位就是由国家以__________形式规定_________使用或允许使用的计量单位。（法令；强制）21．计量法规定了___________和_________为国家法定计量单位。（国际单位制单位；国家选定的其他单位）22．法定计量单位是在采用 ___________的基础上，进一步 ________我国的计量单位。（国际单位制；统一）23．由两个以上单位相乘构成的组合单位，其单位名称书写时应_____________书写中文符号采用_______________。由相除构成的组合单位，写单位名称时采用 ___________，书写中文符号采用________________ 。
热工基础参考答案 （开卷部分） 三、计.算题（45分） 1. (15分)（1）如右图 （3分） （2）1 1.412 1.4211300.154446K p T T p κκ--??=?=?= ??? max 327334461176K 1.004 H p q T T T c ==+=+= (4分) （3）1 1.411.4443311176791.4 K 4p T T p κκ --????=?=?= ? ????? 02134()() 1.004(1176791.4446300.15)239.7 kJ/kg T c p p w w w c T T c T T =-=---=?--+= 01 1.411.4 11110.3274t H w q κκηπ--==-=-= (4分) （4） ()()4'33411760.911176791.4826 K T T T T T η=--=-?-= '4'132826300.15110.281176446 t T T T T η--=- =-=-- (4分) 2. (15分) （1） 因为冷流体的出口温度（60℃）大于热流体的出口温度，所以是逆流。 （5分） （2） '""'o 1212'"1 2"'12()()(10760)(3217)28 C 10760ln ln 3217m t t t t t t t t t ------?===---- （5分） （3）()()"'22220.44178601771861.6 W m m A t q c t t κΦ=?=-=??-= 271861.6=285.2 (W/m .K)928 m A t κΦ==?? （5分） 3. (15分)（1）管道外表面A 1对水泥沟表面A 2的角系数为：X 1,2=1
山东大学 热工基础课后习题解答 第一章 思考题 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？ 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？
答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 习 题 1-1 解： kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=- 1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= 2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. kPa bar p p p b v 6.50506.0 5.000 6.1==-==- 1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉 设 备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α， 管内水 解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差 mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==????=-αρ＝水柱 mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱 1-3 解： bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.005.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-= 1－4 解： kPa H p p p b 2g mm 15745760＝＝－＝＝汞柱真空室- kPa p p p a 36236021=+=+=真空室 kPa p p p b 19217036212=-=-=
诚信应考,考试作弊将带来严重后果！ 湖南大学课程考试试卷
2. 理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式g v p R c c =-。……（ ） 3. 不可逆过程不能T-s 图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。………… （ ） 4. 卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。…………………………（ ） 5. 稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。……………………（ ） 6. 自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。…………………（ ） 7. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。………………（ ） 8. 经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。……………………………（ ） 9. 熵产大于0的过程必为不可逆过程。………………………………………（ ） 10. 实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。…………………………（ ） 三、选择题（每小题2分，共20分） 1. 理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（ ）。 A.热力学能； B.熵； C.压力； D.温度 2. ? +?=pdv u q 适用于 （ B ） A 理想气体可逆过程 B 一切气体可逆过程 C 理想气体一切过程 D 理想气体准静态过程 3. 下面参数中，量纲不相同的有（ B ） A. 比热容 B. 比焓 C. 质量气体常数 D. 比熵 4. 若空气进行可逆定压加热过程，则：（ C ）。 A.空气作功量大于其热力学能增量； B.空气作功量等于其热力学能增量； C.空气作功量小于其热力学能增量； D.无法确定 5. 下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大（ A ）。 A. 100oC ，20bar ； B. 200oC ，10bar ； C. 100oC ，10bar ； D. 150oC ，15bar 6. 某制冷机在热源1T =300K 及冷源2T =250K 之间工作，其输入功W 为25kJ ，从冷源吸热量Q ,2为110kJ ，此制冷机是（ C ）。
热工基础答案 第一章 1-1 解： kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=- 1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= 2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. kPa bar p p p b v 6.50506.0 5.000 6.1==-==- 1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉设 备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α， 管内水 解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差 mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==????=-αρ＝水柱 mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱 1-3 解： bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.075.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-= 1－4 解： kPa H p p p b 2g mm 15745760＝＝－＝＝汞柱真空室- kPa p p p a 36236021=+=+=真空室 kPa p p p b 19217036212=-=-= kPa p p p b c 1902192=-=-=真空室 kN A p p F b 8.150.45π4 1 133.3745)(2=??? ?=-=真空室 1-4 解： bar mmHg p p p p b 11.215828003.133/81.9300760=?+=＝＋＋＝＋汞柱水柱 1-5 解：由于压缩过程是定压的，所以有
第一次： 三、主观题(共9道小题) 54.某定量工质经历了1-2-3-4-1 循环，试填充下表所缺的数据 过程Q/kJ W/kJ△U/kJ 1-201390 2-30395 3-40-1000 4-10 过程Q/kJ W/kJ△U/kJ 1-2139001390 2-30395-395 3-4-10000-1000 4-10-55 55.ab ac s ab与△s ac谁大 参考答案：答：△u ab=△u ac；△s ab＜△s ac 56.有一循环发动机工作于热源T1=1000K和冷源T2=400K之间，若该热机从热源吸热1360 kJ，对外作功833 kJ。问该热机循环是可逆的不可逆的还是根本不能实现的 参考答案：
ηt＞ηtc违背了卡诺定理 结论：该循环根本不可能实现。 （也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解） 57.气球直径为 m，球内充有压力为150 kPa的空气，由于太阳辐射加热，气球直径增大到 m，若球内气体压力正比于气球的直径，试求过程中气体对外的做功量W。 参考答案： 解：已知D1 = m时，p1=150 kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD，可求得：k =375 kPa/m 答：过程中气体对外作功量为 kJ 58.水在绝热混合器中与水蒸汽混合而被加热，水流入的压力为200kPa，温度为20℃，比焓为84kJ/kg，质量流量为100kg/min；水蒸汽流入的压力为200kP a，温度为300℃，比焓为3072kJ/kg，混合物流出的压力为200kPa，温度为10 0℃，比焓为419kJ/kg。问每分钟需要多少水蒸汽。 参考答案： 解：此绝热混合器所围空间为一稳流系，根据能量方程：
思考题 第一章 1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的 压力表或真空计的读数是否可能变化？ 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 第二章
热工基础在工业中的应用 姓名: 学号: 班级: 目录 一:热工基础的发展历史 (1) 1、热力学发展 (1) 2、传热学发展 (1) 二、工业中的应用概述 (3) 1、传热学在传统工业机械领域与农业机械领域中的应用 (3) 2、在机械高新技术领域中的应用 (3) 三、真空井式退火炉 (5) 型号简介 (5) 结构简介 (5) 一:热工基础的发展历史1 1、热力学发展 古代人类早就学会了取火与用火,不过后来才注意探究热、冷现象的实质。但直到17世纪末,人们还不能正确区分温度与热量这两个基本概念的本质。在当时流行的“热质说”统治下,人们误认为物体的温度高就是由于储存的“热质”数量多。1709～1714年华氏温标与1742～1745年摄氏温标的建立,才使测温有了公认的标准。随后又发展了量热技术,为科学地观测热现象提供了测试手段,使热学走上了近代实验科学的道路。 1798年,朗福德观察到用钻头钻炮筒时,消耗机械功的结果使钻头与筒身都升温。1799年,英国人戴维用两块冰相互摩擦致使表面融化,这显然无法由“热质说”得到解释。1842年,迈尔提出了能量守恒理论,认定热就是能的一种形式,可与机械能互相转化,并且从空气的定压比热容与定容比热容之差计算出热功当量。
英国物理学家焦耳于1840年建立电热当量的概念,1842年以后用不同方式实测了热功当量。1850年,焦耳的实验结果已使科学界彻底抛弃了“热质说”。公认能量守恒、能的形式可以互换的热力学第一定律为客观的自然规律。能量单位焦耳就就是以她的名字命名的。 热力学的形成与当时的生产实践迫切要求寻找合理的大型、高效热机有关。1824年,法国人卡诺提出著名的卡诺定理,指明工作在给定温度范围的热机所能达到的效率极限,这实质上已经建立起热力学第二定律。但受“热质说”的影响,她的证明方法还有错误。1848年,英国工程师开尔文根据卡诺定理制定了热力学温标。1850年与1851年,德国的克劳修斯与开尔文先后提出了热力学第二定律,并在此基础上重新证明了卡诺定理。 1850～1854年,克劳修斯根据卡诺定理提出并发展了熵的概念。热力学第一定律与第二定律的确认,对于两类“永动机”的不可能实现作出了科学的最后结论,正式形成了热现象的宏观理论热力学。同时也形成了“工程热力学”这门技术科学,它成为研究热机工作原理的理论基础,使内燃机、汽轮机、燃气轮机与喷气推进机等相继取得迅速进展。 与此同时,在应用热力学理论研究物质性质的过程中,还发展了热力学的数学理论,找到了反映物质各种性质的相应的热力学函数,研究了物质在相变、化学反应与溶液特性方面所遵循的各种规律。1906年,德国的能斯脱在观察低温现象与化学反应中发现热定理;1912年,这个定理被修改成热力学第三定律的表述形式。 二十世纪初以来,对超高压、超高温水蒸汽等物性,与极低温度的研究不断获得新成果。随着对能源问题的重视,人们对与节能有关的复合循环、新型的复合工质的研究发生了很大兴趣。 2、传热学发展 传热学作为学科形成于19世纪。在热对流方面,英国科学家牛顿于1701年在估算烧红铁棒的温度时,提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式,不过它并没有揭示出对流换热的机理。 对流换热的真正发展就是19世纪末叶以后的事情。1904年德国物理学家普朗特的边界层理论与1915年努塞尔的因次分析,为从理论与实验上正确理解与定量研究对流换热奠定了基础。1929年,施密特指出了传质与传热的类同之处。在热传导方面,法国物理学家毕奥于1804年得出的平壁导热实验结果就是导热定律的最早表述。稍后,法国的傅里叶运用数理方法,更准确地把它表述为后来称为傅里叶定律的微分形式。 热辐射方面的理论比较复杂。1860年,基尔霍夫通过人造空腔模拟绝对黑体,论证了在相同温度下以黑体的辐射率(黑度)为最大,并指出物体的辐射率与同温度下该物体的吸收率相等,被后人称为基尔霍夫定律。 1878年,斯忒藩由实验发现辐射率与绝对温度四次方成正比的事实,1884年又为玻耳兹曼在理论上所证明,称为斯忒藩-玻耳兹曼定律,俗称四次方定律。1900年,普朗克在研究空腔黑体辐射时,得出了普朗克热辐射定律。这个定律不仅描述了黑体辐射与温度、频率的关系,还论证了维恩提出的黑体能量分布的位移定律。 20世纪以前,传热学就是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。20世纪
热工基础读书报告 摘要：能源是提供能量的源泉，是人类社会生存和发展的源泉。热工的基础课程的目的是认识和掌握能源开发和利用的基本规律，为合理的开发和利用能源奠定理论基础。本文就热工基础这门课程的学习进行了以下三方面的总结。第一：说明这门课程的研究目的和研究方法；第二：简单总结各章节的主要内容和知识框架体系；第三：从个人角度论述一下学习这门课程的心得体会及意见。 关键词：能量热工学研究方法心得体会
正文 自然界蕴藏着丰富的能源，大部分能源是以热能的形式或者转换为热能的形式予以利用。因此，人们从自然界获得的的能源主要是热能。为了更好地直接利用热能，必须研究热量的传递规律。 1 热工基础的研究目的和研究方法 1.1 研究目的 热的利用方式主要有直接利用和间接利用两种。前者如利用热能加热、蒸煮、冶炼、供暖等直接用热量为人们服务。后者如通过个证热机把热能转化为机械能或者其他形式的能量供生产和生活使用。 能量的转换和传递是能量利用中的核心问题，而热工基础正是基于实际应用而用来研究能量传递和转换的科学。 传热学就是研究热量传递过程规律的学科，为了更好地间接利用热能，必须研究热能和其他能量形式间相互转换的规律。工程热力学就是研究热能与机械能间相互转换的规律及方法的学科。由工程热力学和传热学共同构成的热工学理论基础就是主要研究热能在工程上有效利用的规律和方法的学科。 作为一门基于实际应用而产生的学科，其最终还是要回归到实际的应用中，这样一来，就要加强对典型的热工设备的学习和掌握。 1.2研究方法 热力学的研究方法有两种：宏观研究方法和微观研究方法。宏观研究方法是以热力学第一定律和热力学第二定律等基本定律为基础，针对具体问题采用抽象、概括、理想化简化处理的方法，抽出共性，
热工基础读书报告 摘要:能源就是提供能量得源泉,就是人类社会生存与发展得源泉。热工得基础课程得目得就是认识与掌握能源开发与利用得基本规律,为合理得开发与利用能源奠定理论基础。本文就热工基础这门课程得学习进行了以下三方面得总结。第一:说明这门课程得研究目得与研究方法;第二:简单总结各章节得主要内容与知识框架体系;第三:从个人角度论述一下学习这门课程得心得体会及意见。 关键词:能量热工学研究方法心得体会 正文 自然界蕴藏着丰富得能源,大部分能源就是以热能得形式或者转换为热能得形式予以利用。因此,人们从自然界获得得得能源主要就是热能。为了更好地直接利用热能,必须研究热量得传递规律。 1 热工基础得研究目得与研究方法 1、1 研究目得 热得利用方式主要有直接利用与间接利用两种。前者如利用热能加热、蒸煮、冶炼、供暖等直接用热量为人们服务。后者如通过个证热机把热能转化为机械能或者其她形式得能量供生产与生活使用。 能量得转换与传递就是能量利用中得核心问题,而热工基础正就是基于实际应用而用来研究能量传递与转换得科学。 传热学就就是研究热量传递过程规律得学科,为了更好地间接利用热能,必须研究热能与其她能量形式间相互转换得规律。工程热力学就就是研究热能与机械能间相互转换得规律及方法得学科。由工程热力学与传热学共同构成得热工学理论基础就就是主要研究热能在工程上有效利用得规律与方法得学科。 作为一门基于实际应用而产生得学科,其最终还就是要回归到实际得应用中,这样一来,就要加强对典型得热工设备得学习与掌握。 1、2研究方法 热力学得研究方法有两种:宏观研究方法与微观研究方法。宏观研究方法就是以热力学第一定律与热力学第二定律等基本定律为基础,针对具体问题采用抽象、概括、理想化简化处理得方法,抽出共性,突出本质。建立合适得物理模型通过推理得出可靠与普遍适用得公式,解决热力过程中得实际问题。微观研究方法就是从物质得微观基础上,应用统计学方法,将宏观物理量解释为微观量得统计平均值,从而解释热现象得本质。 传热学得研究方法主要有理论分析,数值模拟与实验研究。理论分析就是依据基本定律对热传递现象进行分析,建立合适得物理模型
第八章 习 题 8-1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m ·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 W K A R /407.745 2302.0=??= ＝ λδm 热流量 W t t A Q w w 67500002 .05010045232 1=? ??-=－＝δ λ 热流密度 2 /1125002 3675000m W S Q q ＝?= = 8-2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃， 管内对流换热的表面传热系数为70=h W/(m 2 ·K) ，热5000=q W/m 2 ，试求 管壁温度及热流量。 解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 C t h q t f w 0 42.1518070 5000=+= += W s q Q 53.2405 .04 5.250002 =?? ??=π ＝ 8-3. 一单层玻璃窗，高1.2m ，宽1m ，玻璃厚0.3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m ·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2 ·K)和202=h W/(m 2 ·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。 解：对流换热计算公式： W h h t t s Q f f 9.7120 105 .10003.05 152012.1112 1 21=+ ? ?+ + -? =＋ －＝λ δ 导热热阻为：W K R /000286.005 .10003.01=== λ δ 内侧对流换热热阻为：W K h R /2.05 1112== = 外侧对流换热热阻为：W K h R /05.020 112 3== = 8-4. 如果采用双层玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室内外的对流换热条件与1-3题相同，双层玻璃间的空气夹层厚度为5mm ，夹层中的空气完全静止，空气的导热系数为
…………试卷装订线………………装订线内不要答题，不要填写考生信息………………试卷装订线………… 武汉理工大学考试试卷（A卷） 2010 ~2011 学年2 学期热工理论基础课程时间120分钟 一、填空（每空1分，共10分） 1．若容器中气体的压力没有改变，安装在容器上的压力表的读数__________。__ 2．可逆过程必须是_______________过程且无任何能量耗散。 3．活塞式内燃机理想定压加热循环是由______________、______________、 ________________和定容放热这四个理想热力过程所组成。 4.辐射的机理是__________________________________________________。 5.导电固体的导热系数随温度的升高而 _。 6.定性温度是指计算_____________时所采用的温度。 7．两黑体辐射换热时其空间热阻为_____________，表面热阻为_____________。 二、选择题(本题10分，每小题2分) 8．下列系统中与外界不发生能量交换的系统是__________。 A绝热系统 B 孤立系统 C 闭口系统 D A+B 9．Q=△U只适用于_______。 A 任意气体定容过程 B 理想气体定容过程 C 任意气体定压过程 D 理想气体定压过程
10．理想气体经历不可逆绝热过程，工质熵的变化_____。 A S 2-S 1 = 0 B S 2-S 1 >0 C S 2-S 1 < 0 D 无法确定 11．属于非接触式传热方式____ A 导热 B 对流 C 辐射 D A+B 12．黑体的吸收率___ A α=α λ =1 B α<αλ<1 C α=αλ< 1 D α=αλ>1 三、简答题（25分） 13．热力学第二定律可否表述为“功可全部变为热，但热不能完全变为功” ？简述其理由。（5分）
《工程热力学与传热学》 一、填空题（每题2分，计20分） 1.如果热力系统与外界之间没有任何形式能量互换，那么这个热力系统一定是( ） 2.抱负气体比热容只与( ）参数关于。 3.若构成热力系统各某些之间没有热量传递，热力系统将处在热平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ）。 4.若构成热力系统各某些之间没有相对位移，热力系统将处在力平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ）。 5.干饱和蒸汽被定熵压缩，将变为：( ）。 6.湿空气压力一定期，其中水蒸气分压力取决于( ）。 7. 再热循环目是( ）。 8. 回热循环重要目是( ）。 9.热辐射可以不依托( ），在真空中传播。 10. 流动功变化量仅取决于系统进出口状态，而与( ）过程无关。 二. 判断题（每题1分，计20分） 1.孤立系统热力状态不能发生变化；（） 2.孤立系统就是绝热闭口系统；（） 3.气体吸热后热力学能一定升高；（） 4.只有加热，才干使气体温度升高；（） 5.气体被压缩时一定消耗外功；（）
6.封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（） 7.流动功变化量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历过程无关；（） 8.在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两某些构成。（） 9.抱负气体绝热自由膨胀过程是等热力学能过程。（） 10.对于拟定抱负气体，其定压比热容与定容比热容之比cp/cv大小与气体温度无关。（） 11.一切可逆热机热效率均相似；（） 12.不可逆热机热效率一定不大于可逆热机热效率；（） 13.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程熵变等于可逆过程熵变；（） 14.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程熵变不不大于可逆过程熵变；（） 15.不可逆过程熵变无法计算；（） 16.工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（） 17.封闭热力系统发生放热过程，系统熵必然减少。（） 18.由抱负气体构成封闭系统吸热后其温度必然增长；（） 19.懂得了温度和压力，就可拟定水蒸气状态；（） 20.水蒸气定温膨胀过程满足Q=W；（） 三. 问答题（每题5分，计20分） 1. 阐明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程关系。