工程热力学第三版电子教案第3章自我测验题（五篇）

工程热力学第三版课后习题答案【篇一：工程热力学课后答案】章）第1章基本概念⒈闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答：否。

当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。

⒉有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。

这种观点对不对，为什么?答：不对。

“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。

热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。

物质并不“拥有”热量。

一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。

⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。

⒋倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式p?pb?pe(p?pb); p?pb?pv(p?pb)中，当地大气压是否必定是环境大气压?答：可能会的。

因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。

环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。

“当地大气压”并非就是环境大气压。

准确地说，计算式中的pb 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。

⒌温度计测温的基本原理是什么?答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。

它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。

⒍经验温标的缺点是什么?为什么?答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。

1. 如图所示，q 214和q 234、w 214与w 234的大小关系为 。

（A ）q 214>q 234、w 214<w 234（B ）q 214>q 234、w 214>w 234（C ）q 214<q 234、w 214<w 234（D ）q 214<q 234、w 214>w 2342. 理想气体在一个带活塞的气缸中膨胀，容器绝热，可以忽略热传递，则气体的温度 。

（A ）减少； （B ）保持不变；（C ）增加； （D ）无法确定。

3. 有一闭口系统沿过程 a 从状态1变化到状态2（如图所示），又从状态2经过b 回到状态1，如果已知1－a －2过程吸收热量为10kJ ；2―b ―1过程放出热量9kJ ，并且外界对系统所作压缩功为8kJ ，那么1―a ―2过程的作功为__________。

（A ）8kJ ；（B ）7kJ ；（C ）9kJ ；（D ）6kJ 。

4.如图所示，已知工质从状态a 沿路径a-c-b 变化到状态b 时，吸热84KJ ，对外作功32KJ 。

求：（1）系统从a 经d 到b ，若对外作功10kJ,吸热量adb Q 为多少？（2）若工质从状态a 沿路径a-d-b 变化到状态b 时，设0=a U ，kJ U d 42=，则工质在过程中交换的热量ad Q 、db Q 分别为多少？（3）系统从b 经中间任意过程返回a ，若外界对系统作功20kJ ，则系统与外界交换的热量ba Q 为多少？p5. 温度110t C=︒的冷空气进入锅炉设备的空气预热器，用烟气放出来的热量对其加热。

若已知1标准m3的烟气放出245KJ的热量，空气预热器没有热损失，烟气每小时的流量按质量计算是空气的 1.09倍，烟气的气体常数286.45/()R J kg K=⋅，并且不计空气在预热器中的压力损失，求空气在预热器中受热后达到的温度。

工程热力学第三版电子教案第章自我考试题1 / 7————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2 / 73 / 7第三章自我测验题1、填空题（1）气体常数R g 与气体种类_____关，与状态_____关。

通用气体常数R 与气体种类______关，与状态_____关。

在SI 制中R 的数值是_____，单位是______。

（2）质量热容c ，摩尔热容C m 与容积热容C '之间的换算关系为_________。

（3）理想气体的Cp 及Cv 与气体种类______关，与温度_________关。

它们的差值与气体种类_______关，与温度_______关。

它们的比值与气体种类_________关，与温度_______关。

（4）对于理想气体，d U ＝Cv d T ，d h =Cp d T 。

它们的适用条件分别是________。

（5）2kg 氮气经定压加热过程从67℃升到237℃。

用定值比热容计算其热力学能约变化为________，吸热量为________。

接着又经定容过程降到27℃，其焓变化为______，放热量为_______。

2、利用导出多变过程膨胀功的计算公式，利用导出多变过程技术功的计算公式。

3、公式（1），以及（２），这两组公式对于理想气体的不可逆过程是否适用？对于实际气体的可逆过程是否适用？怎么样修改才适用于菲理想气体的可逆过程？4、绝热过程中气体与外界无热量交换，为什么还能对外作功？是否违反热力学第一定律？5、试将满足以下要求的理想气体多变过程在p －v 图和T －s 图上表示出来。

（1）工质又膨胀，又放热。

（2）工质又膨胀、又升压。

（3）工质又受压缩、又升温，又吸热。

（4）工质又受压缩、又降温，又将压。

（5）工质又放热、又降温、又升压。

4 / 76、理想气体的3个热力过程如图所示，试将3种热力过程定性地画在p-v 图上；分析3个过程多变指数的范围，井将每个过程的功量、热量及热力学能变化的正负号填在表中。

教学大纲课程名称：工程热力学英文译名：Engineering Therodynamics (Architecture type)总学时数：54讲课学时：50（含习题课4）实验学时：8授课对象：建筑环境与设备专业、建材专业本科生课程要求：必修分类：技术基础课开课时间：第三学期主要先修课：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学选用教材及参考书教材：采用由我校廉乐明主编，李力能、谭羽非参编的全国建筑暖通专业统编教材、全国高等学校教材《工程热力学》。

本书自1979年出版至今，历经第一版、第二版、第三版和第四版共四次修订，计十二次印刷，在全国发行量达12万余册。

本书曾获国家级教学成果奖教材二等奖、建设部部优教材奖。

主要参考教材：1、清华大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》2、西安交通大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》3、 Krle C.Potter Craig W .Somerton《Engineering Therodynamics》(1998年版)一、本课程的性质、教学目的及其在教学计划中的地位与作用本课程是研究物质的热力性质、热能与其他能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，是建筑环境与设备专业的主要技术基础课之一。

本课程为专业基础课，主要用于提高学生热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。

为学生今后的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。

通过对本课程的学习，使学生掌握有关物质热力性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。

此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的训练。

因此本课程不仅是学习后续课程，包括《供热工程》、《空调工程》、《锅炉及锅炉房设备》等主要专业的理论基础外，而且能广泛服务于机械工程、动力工程、冶金、石油、电力工程等各个研究领域。

《工程热力学》课程教案***本课程教材及主要参考书目教材：沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2001.6手册：2002.12年0-1热能及其利用（0.5学时）0-2热力学及其发展简史（0.5学时）0-3能量转换装置的工作过程（0.2学时）0-4工程热力学研究的对象及主要内容（0.8学时）3.重点难点工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；工程热力学的研究方法4.教学内容的深化和拓宽热力学基本定律的建立；热力学各分支；本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。

5.教学方式讲授，讨论，视频片段6.教学过程中应注意的问题特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课），要引导学生的学习兴趣和热情。

另，用例应尽量采用较新的事实和数据。

7.思考题和习题8.9.———直接利用[举例和请学生举例]——间接利用[举例和请学生举例]0-2热力学及其发展简史18世纪中叶，蒸气机出现，开始热→功（机械能）研究；第一类永动机不成功，总结出LawI；焦耳实验，有了热—功当量概念，开始形成热力学；第二类永动机不成功，总结出LawII；1912年，研究低温现象，LawIII（“0K达不到”）；加上Law0（关于热平衡概念，温度概念及温标建立）四个基本定律，构成热力学的理论基础。

随着生产发展，热力学形成已一百多年，作为经典热力学，已很成熟。

分支：理论热力学，工程热力学，统计热力学，化学热力学，非平衡热力学，生物热力学…甚至用热力学理论于社会学/经济学方面。

0-3能量转换装置的工作过程图1★视频片段：蒸汽发电厂★热机工作示意图如图1所示）。

：优点——可靠：以大量观察/实验所得经验定律为依据，故只要推论无误，则结论亦可靠。

而经验定律是大量经验（观察/实验）之归纳总结，其可靠性体现在至今未有反例。

工程热力学第三版电子教案教学大纲第一篇：工程热力学第三版电子教案教学大纲教学大纲课程名称：工程热力学英文译名：Engineering Therodynamics(Architecture type)总学时数：54 讲课学时：50（含习题课4）实验学时：8 授课对象：建筑环境与设备专业、建材专业本科生课程要求：必修分类：技术基础课开课时间：第三学期主要先修课：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学选用教材及参考书教材：采用由我校廉乐明主编，李力能、谭羽非参编的全国建筑暖通专业统编教材、全国高等学校教材《工程热力学》。

本书自1979年出版至今，历经第一版、第二版、第三版和第四版共四次修订，计十二次印刷，在全国发行量达12万余册。

本书曾获国家级教学成果奖教材二等奖、建设部部优教材奖。

主要参考教材：1、清华大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》2、西安交通大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》3、Krle C.Potter Craig W.Somerton《Engineering Therodynamics》(1998年版)一、本课程的性质、教学目的及其在教学计划中的地位与作用本课程是研究物质的热力性质、热能与其他能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，是建筑环境与设备专业的主要技术基础课之一。

本课程为专业基础课，主要用于提高学生热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。

为学生今后的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。

通过对本课程的学习，使学生掌握有关物质热力性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。

此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的训练。

因此本课程不仅是学习后续课程，包括《供热工程》、《空调工程》、《锅炉及锅炉房设备》等主要专业的理论基础外，而且能广泛服务于机械工程、动力工程、冶金、石油、电力工程等各个研究领域。

工程热力学第三版课后习题答案工程热力学是工程学科中的重要分支，它研究能量转化和传递的原理及其应用。

在学习过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要途径。

然而，由于工程热力学的内容较为复杂，课后习题往往令人感到困惑。

为了帮助学习者更好地掌握工程热力学，下面将给出《工程热力学第三版》课后习题的答案。

第一章：基本概念和能量转化原理1. 答案略。

2. 根据能量守恒定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。

因此，ΔU = Q - W。

3. 根据能量守恒定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。

因此，ΔU = Q - W。

4. 答案略。

5. 答案略。

第二章：气体的状态方程和热力学性质1. 对于理想气体，状态方程为PV = nRT，其中P为气体的压力，V为气体的体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的温度。

2. 对于理想气体，内能只与温度有关，与体积和压力无关。

3. 对于理想气体，焓的变化等于吸收的热量。

4. 对于理想气体，熵的变化等于吸收的热量除以温度。

5. 答案略。

第三章：能量转化和热力学第一定律1. 根据热力学第一定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。

因此，ΔU = Q - W。

2. 根据热力学第一定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。

因此，ΔU = Q - W。

3. 根据热力学第一定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。

因此，ΔU = Q - W。

4. 答案略。

5. 答案略。

第四章：热力学第二定律和熵1. 答案略。

2. 答案略。

3. 答案略。

4. 答案略。

5. 答案略。

通过以上对《工程热力学第三版》课后习题的答案解析，相信读者对工程热力学的相关知识有了更深入的了解。

掌握热力学的基本概念和原理，对于工程学科的学习和实践具有重要意义。

希望读者能够通过课后习题的解答，提高自己的热力学能力，并将其应用于工程实践中，为社会发展做出贡献。

3．5 典型例题例题3－１ 某电厂有三台锅炉合用一个烟囱，每台锅炉每秒产生烟气733m （已折算成标准状态下的体积），烟囱出口出的烟气温度为100C ︒，压力近似为101.33kPa ，烟气流速为30m/s 。

求烟囱的出口直径。

解 三台锅炉产生的标准状态下的烟气总体积流量为33V073m /s 3219m /s q =⨯=烟气可作为理想气体处理，根据不同状态下，烟囱内的烟气质量应相等，得出V 0V 0pq p q T T = 因p =0p ，所以33V0V 0219m /s (273100)K299.2m /s 273K q T q T ⨯+===烟囱出口截面积 32V f 299.2m /s9.97m 30m/sq A c ===烟囱出口直径 2449.97m 3.56m 3.14Ad π⨯=== 讨论在实际工作中，常遇到“标准体积”与“实际体积”之间的换算，本例就涉及到此问题。

又例如：在标准状态下，某蒸汽锅炉燃煤需要的空气量3V 66000m /h q =。

若鼓风机送入的热空气温度为1250C t =︒，表压力为g120.0kPa p =。

当时当地的大气压里为b 101.325kPa p =，求实际的送风量为多少？解 按理想气体状态方程，同理同法可得 01V1V010p T q q p T = 而 1g1b 20.0kPa 101.325kPa 121.325kPa p p p =+=+= 故 33V1101.325kPa (273.15250)K66000m 105569m /h 121.325kPa 273.15kPaq ⨯+=⨯=⨯例题３－２ 对如图３－９所示的一刚性容器抽真空。

容器的体积为30.3m ，原先容器中的空气为0.1MPa ，真空泵的容积抽气速率恒定为30.014m /min ，在抽气工程中容器内温度保持不变。

试求：（１） 欲使容器内压力下降到0.035MPa 时，所需要的抽气时间。

第3章 热力学第一定律3.1 基本要求深刻理解热量、储存能、功的概念，深刻理解内能、焓的物理意义 理解膨胀（压缩）功、轴功、技术功、流动功的联系与区别熟练应用热力学第一定律解决具体问题3.2 本章重点1．必须学会并掌握应用热力学第一定律进行解题的方法，步骤如下：1）根据需要求解的问题，选取热力系统。

2）列出相应系统的能量方程3）利用已知条件简化方程并求解4）判断结果的正确性2．深入理解热力学第一定律的实质，并掌握其各种表达式（能量方程）的使用对象和应用条件。

3．切实理解热力学中功的定义，掌握各种功量的含义和计算，以及它们之间的区别和联系，切实理解热力系能量的概念，掌握各种系统中系统能量增量的具体含义。

4．在本章学习中，要更多注意在稳态稳定流动情况下，适用于理想气体和可逆过程的各种公式的理解与应用。

3.3 例 题例1．门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行,若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面,感到凉爽。

于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的,你认为这种想法可行吗?解：按题意，以门窗禁闭的房间为分析对象，可看成绝热的闭口系统，与外界无热量交换，Q =0，如图3.1所示，当安置在系统内部的电冰箱运转时，将有电功输入系统，根据热力学规定：W <0，由热力学第一定律W U Q +∆=可知，0>∆U ，即系统的内能增加，也就是房间内空气的内能增加。

由于空气可视为理想气体，其内能是温度的单值函数。

内能增加温度也增加，可见此种想法不但不能达到降温目的，反而使室内温度有所升高。

若以电冰箱为系统进行分析，其工作原理如图3.1所示。

耗功W后连同从冰室内取出的冷量Q一同通过散热片排放到室内，使室内温度升高。

图3.1例 2.既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器后却能使温度降低呢?解:参看图3.2, 仍以门窗紧闭的房间为对象。

由于空调器安置在窗上，通过边界向环境大气散热,这时闭口系统并不绝热,而且向外界放热，由于Q<0，虽然空调器工作时依旧有电功W输入系统，仍然W<0，但按闭口系统Q>，所以∆U<0。

第3章 热力学第一定律3.5空气在压气机中被压缩。

压缩前空气的参数为p 1=1bar ，v 1=0.845m 3/kg ，压缩后的参数为p 2=9bar ，v 2=0.125m 3/kg ，设在压缩过程中1kg 空气的热力学能增加146.5kJ ，同时向外放出热量55kJ 。

压缩机1min 产生压缩空气12kg 。

求：①压缩过程中对1kg 空气做的功；②每生产1kg 压缩空气所需的功（技术功）；③带动此压缩机所用电动机的功率。

解：①闭口系能量方程q=∆u+w 由已知条件：q=-55 kJ/kg ，∆u=146.5 kJ/kg得 w =q -∆u=-55kJ-146.5kJ=-201.5 kJ/kg即压缩过程中压气机对每公斤气体作功201.5 kJ②压气机是开口热力系，生产1kg 空气需要的是技术功w t 。

由开口系能量守恒式：q=∆h+w tw t = q -∆h =q-∆u-∆(pv)=q-∆u-(p 2v 2-p 1v 1)=-55 kJ/kg-146.5 kJ/kg-(0.9×103kPa×0.125m 3/kg-0.1×103kPa×0.845m 3/kg)=-229.5kJ/kg即每生产1公斤压缩空气所需要技术功为229.5kJ③压气机每分钟生产压缩空气12kg ，0.2kg/s ，故带动压气机的电机功率为N=q m·w t =0.2kg/s×229.5kJ/kg=45.9kW3.7某气体通过一根内径为15.24cm 的管子流入动力设备。

设备进口处气体的参数是：v 1=0.3369m 3/kg ，h 1=2826kJ/kg ，c f1=3m/s ；出口处气体的参数是h 2=2326kJ/kg 。

若不计气体进出口的宏观能差值和重力位能差值，忽略气体与设备的热交换，求气体向设备输出的功率。

解：设管子内径为d ，根据稳流稳态能量方程式，可得气体向设备输出的功率P 为：2222f1121213(0.1524)()()(28262326)440.3369c d P m h h h h v ×=−=−=−× =77.5571kW 。