工程热力学习题答案第四章

第4章 理想气体热力过程及气体压缩4．1 本章基本要求熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p 、v 、T 、∆u 、∆h 、∆s 的计算，过程量Q 、W 的计算，以及上述过程在p -v 、T -s 图上的表示。

4．2 本章重点结合热力学第一定律，计算四个基本热力过程、多变过程中的状态参数和过程参数及在p -v 、T -s 图上表示。

本章的学习应以多做练习题为主，并一定注意要在求出结果后，在p -v 、T -s 图上进行检验。

4．3 例 题例1．2kg 空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图4.1，从初态1p =9.807bar,1t =300C ο膨胀到终态容积为初态容积的5倍，试计算不同过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。

图4.1解：将空气取作闭口系对可逆定温过程1-2，由过程中的参数关系，得bar v v p p 961.151807.92112=⨯==按理想气体状态方程，得111p RT v ==0.1677kg m /3 125v v ==0.8385kg m /312T T ==573K 2t =300C ο气体对外作的膨胀功及交换的热量为1211lnV V V p Q W T T ===529.4kJ 过程中内能、焓、熵的变化量为12U ∆=0 12H ∆=0 12S ∆=1T Q T=0.9239kJ /K 或12S ∆=mRln12V V =0.9238kJ /K 对可逆绝热过程1-2′, 由可逆绝热过程参数间关系可得kv v p p )(211'2= 其中22'v v ==0.8385kg m /3 故 4.12)51(807.9'=p =1.03barRv p T '''222==301K '2t =28C ο气体对外所做的功及交换的热量为)(11)(11'212211T T mR k V p V p k W s --=--==390.3kJ 0'=s Q过程中内能、焓、熵的变化量为kJ T T mc U v 1.390)(1212''-=-=∆或kJ W U 3.390212'-=-=∆kJ T T mc H p 2.546)(1212''-=-=∆ '12S ∆=0例2. 1kg 空气多变过程中吸取41.87kJ 的热量时，将使其容积增大10倍，压力降低8倍，求：过程中空气的内能变化量，空气对外所做的膨胀功及技术功。

第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。

（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度?3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为ＭＰａ，而当地大气压力为，当航行至另一海域，其真空度变化为，而当地大气压力变化为。

试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。

试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。

（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。

（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。

（2）绝热系统。

注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。

图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。

（1）在大气压力为时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。

耗散效应（2）在大气压力为时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。

可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。

可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。

有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。

大气压力为760mmHg。

试求:（1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3）圆筒顶面所受的作用力。

图1-2第二章 热力学第一定律一．基本概念功： 热量： 体积功： 节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？ 2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。

秦允豪热学第四章习题答案秦允豪热学第四章习题答案热学作为一门物理学科，研究的是物体的热现象和热力学规律。

而在学习热学的过程中，习题是不可或缺的一部分。

本文将为大家提供秦允豪热学第四章习题的答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握热学知识。

第一题：一个理想气体在等温过程中，其体积由V1变为V2，求该过程中气体对外界做功的大小。

答案：根据理想气体的状态方程PV=constant，可知P1V1 = P2V2。

由于等温过程中温度保持不变，所以P1 = P2。

因此，对外界做功的大小为W = P1(V2 - V1) = P2(V2 - V1)。

第二题：一个物体的质量为m，温度由T1降低到T2，求该过程中物体释放的热量。

答案：根据热容的定义，热量Q = mcΔT，其中c为物体的比热容，ΔT为温度变化。

由于温度由T1降低到T2，所以ΔT = T2 - T1。

因此，物体释放的热量为Q = mc(T2 - T1)。

第三题：一个理想气体在等压过程中，其体积由V1变为V2，求该过程中气体吸收的热量。

答案：根据理想气体的状态方程PV=constant，可知P1V1 = P2V2。

由于等压过程中压强保持不变，所以P1 = P2。

根据热容的定义，热量Q = ncΔT，其中n为气体的物质量，c为气体的摩尔热容，ΔT为温度变化。

由于等压过程中压强保持不变，所以ΔT = T2 - T1。

因此，气体吸收的热量为Q = nc(T2 - T1)。

第四题：一个物体的质量为m，温度由T1升高到T2，求该过程中物体吸收的热量。

答案：根据热容的定义，热量Q = mcΔT，其中c为物体的比热容，ΔT为温度变化。

由于温度由T1升高到T2，所以ΔT = T2 - T1。

因此，物体吸收的热量为Q = mc(T2 - T1)。

通过以上习题的解答，我们可以看出热学中的一些基本概念和公式的应用。

热学作为一门重要的物理学科，不仅在理论上具有广泛的应用，而且在实际生活中也有着重要的意义。

第四章 理想气体热力过程一、选择题1．在定容过程中，理想气体的内能变化Δu ＝D A ．⎰21dT c p B ．⎰21pdvC ．⎰21vdpD ．⎰21dT c v2.在定熵过程中，理想气体的内能变化Δu ＝BDA ．⎰21dT c p B ．－⎰21pdv C ．－⎰21vdp D ．⎰21dT c v3. 在定压过程中，理想气体的内能变化Δu ＝D A ．⎰21dT c p B ．⎰21pdvC ．⎰21vdpD ．⎰21dT c v4.在定熵过程中，理想气体的焓的变化Δh ＝AC A ．⎰21dT c p B ．⎰21pdvC ．⎰21vdpD ．⎰21dT c v5．理想气体定容过程中，焓的变化Δh ＝B A ．c v ΔT B ．c p ΔT C ．u+pv D ．w t6．理想气体定温过程的热量q 等于BCD A ．c n ΔT B ．w t C ．T Δs D ．w 7．理想气体等温过程中，q ，w ，w t 间的关系为DA ．q> w t >wB ．q=w< w tC ．q>w= w tD ．q=w= w t8．理想气体绝热过程初终态温度，压力的关系为A A ．12T T =κκ112-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛p pB ． 21T T = κκ112-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛p pC ．12p p = κκ112-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛T T D ．21p p = κκ112-⎪⎪⎭⎫⎝⎛T T9．理想气体多变过程内能变化Δu 等于B A ．c n ΔT B ．c v ΔT C ．c p ΔT D ．R ΔT 10．理想气体多变过程焓的变化Δh 等于C A ．c n ΔT B ．c v ΔT C ．c p ΔTD ．R ΔT二、填空题1．Rg=0.297kJ/(kgK)的1kg 双原子理想气体在定压下吸热3349kJ ，其内能变化Δu ＝ 。

2．Rg=0.26kJ/(kgK)、温度为T ＝500K 的1kg 理想气体在定容下吸热3349kJ ，其熵变Δs ＝ 。

第四章 室内热水供暖系统的水力计算一、单选题1、每米管长的沿程损失（比摩阻R ）的达西·维斯巴赫公式为（C ）。

A ．R =λ∙ρυ22B. R =d λ∙ρυ22C.R =λd∙ρυ22D.R =ξ∙ρυ222、当量局部阻力法是将管段的沿程损失转变为局部损失来计算，当量局部阻力系数ξd 的计算公式为（B ）A ．ξd =RlB ．ξd =λd l C ．ξd =λl D ．ξd =dλl3、室内热水供暖管路的水力计算从系统的最不利环路开始，即从（C ）的一个环路开始计算。

A.总压力损失最大 B.阻力最大 C.允许的比摩阻最小的 D.流速最大4、整个室内热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加（A ）的附加值，以此确定系统必要的循环作用压力。

A 、10%B 、1%C 、 15%D 、 5% 5、《暖通规范》规定，热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间（不包括共同管路）的计算压力损失相对差额，不应大于（C ）。

A 、±10% B 、15% C 、 ±15% D 、 10%6、分户采暖热水供暖系统户内水平管的平均比摩阻通常选取（D ）。

A.40~60Pa/m B.60~100 Pa/m C.60~120 Pa/m D.100~120 Pa/m7、分户采暖热水供暖系统单元立管的平均比摩阻通常选取（A ）。

A.40~60Pa/m B.60~100 Pa/m C.60~120 Pa/m D.100~120 Pa/m8、分户采暖热水供暖系统水平干管的平均比摩阻通常选取（C ）。

A.40~60Pa/m B.40~80 Pa/m C.60~120 Pa/m D.100~120 Pa/m9、当流体沿管道流动时由于流体分子间及其与管壁间的摩擦损失的能量称为（ B ）。

A 、局部损失 B 、沿程损失 C 、流量损失 D 、摩擦阻力系数 10、当流体流过管道的附件由于流动方向或速度的改变产生局部漩涡和撞击损失的能量称为（ A ）。

第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。

（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度?3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。

试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。

试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。

（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。

（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。

（2）绝热系统。

注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。

图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。

（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。

耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。

可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。

可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。

有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。

大气压力为760mmHg。

试求:（1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3）圆筒顶面所受的作用力。

图1-2第二章热力学第一定律一．基本概念功：热量：体积功：节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。

工程热力学第四版（华自强/张忠进）习题提示与答案1-1 试确定表压力为0.1 kPa 时U 形管压力计中的液柱高度差。

(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m 3；(2)液体为酒精，其密度为789 kg/m 3。

提示：表压力数值等于U 形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力，g h p ρ∆=e 。

答案：(1) mm 10.19=∆水h (2) mm 12.92=∆酒精h 。

1-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。

如图1-17所示，若α=30°，液柱长度l ＝200 mm ，且压力计中所用液体为煤油，其密度为800 kg/m 3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH 2O(4 ℃)。

提示：参照习题1-1的提示。

真空度正比于液柱的“高度”。

答案：()C 4O mmH 802v =p 。

1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s 2，设某U 形管压力计中汞柱高度差为30 cm ，试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。

提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t =0℃及重力加速度g =980.665cm/s 2下的汞柱高度。

答案：Δp =297.5 mmHg(0℃)。

1-4 某水塔高30 m ，该高度处大气压力为0.098 6 MPa ，若水的密度为1 000 kg/m 3 ，求地面上水管中水的压力为多少MPa 。

提示：地面处水管中水的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压力之和。

答案：Mpa 8 0.392=p 。

1-5 设地面附近空气的温度均相同，且空气为理想气体，试求空气压力随离地高度变化的关系。

又若地面大气压力为0.1 MPa ，温度为20 ℃，求30 m 高处大气压力为多少MPa 。

提示： h g p p ρ-=0 →TR hg p p g d d -=，0p 为地面压力。

答案：MPa 65099.0=p 。

1-6 某烟囱高30 m ，其中烟气的平均密度为0.735 kg/m 3。

第四章习题热工过程自动调节答案第四章习题热工过程自动调节答案第四章习题4-1 调节系统如图4-13所示，试分别求当K =10和K =20时，系统的阻尼比 ζ、无阻尼自然振荡频率ωn 、单位阶跃响应的超调量M p 、峰值时间t p 、衰减率ψ、调节时间t s 和稳态误差e (∞)，并讨论K 的大小对过渡过程性能指标的影响。

解:系统的闭环传递函数为2()10()()1010C s KG s R s S S K==++二阶系统传递函数的通用形式为'222()2nn nK G s S S ωζωω=++二式比较，可得, K ’=1 10n Kω 510K ζ=K =10时，10010nω==51000.5ζ== 由此可以求得：阻尼振荡频率2211010.5538.66(/)d rad s ωωζ=-=-==峰值时间 0.363()8.66p d t s ππω=== 超调量 210.57716.3%p M ee πζζπ---===衰减率 221 1.1541197.3%e e πζζπψ---=-=-=调节时间采用2%的误差带 ：440.8()5s nt s ζω≈==采用5%的误差带 ： 330.6()5s nt s ζω===稳态误差0'2220()1()1()lim 11[()]lim 1lim 21'0S S nS n n e c SC s S G s SK S S K ωζωω→→→∞=-∞=-=-⋅=-++=-=K =20时，200102nω==520024ζ==阻尼振荡频率2110210.12513.23(/)d rad s ωωζ=-=-=峰值时间 0.237()13.23p d t s ππω=== 超调量 210.25839.3%p M e e πζζπ---===衰减率 2210.5161180.4%e e πζζπψ---=-=-=调节时间采用2%的误差带 ： 440.8()5s nt s ζω≈==采用5%的误差带 ： 330.6()5s nt s ζω===稳态误差()1'0e K ∞=-=4-2 调节系统如图4-14所示，试分别求出当系统的瞬态响应为ψ=0.75和ψ=0.9时的 δ 值。

热工基础第四章作业题及答案4-2有一厚为20mm的平面墙，热导率为1.3W/(m•K)。

为使每平方米墙的热损失不超过1500W，在外表面上覆盖了一层热导率为0.lW/(m·K)的保温材料。

已知复合壁两侧的温度分别为750℃及55℃，试确定此时保温层的厚度。

答案：δ=89.6 mm4-3 一钢制热风管，内径为160mm，外径为170mm，热导率λ1=58.2W/(m·K)。

热风管外包有两层保温材料，内层厚δ2=30mm，热导率λ2=0.135W/(m·K)；外层厚δ3=80mm，热导率λ3=0.0932W/(m•K)。

热风管内表面温度t w1=300℃，外层保温材料的外表面温度t w4=50℃。

求热风管的热损失和各层间分界面的温度。

答案：ФL =198.4 W/m, t w2=299.97℃, t w3=229.27℃4-4用比较法测定材料热导率的装置如图8-16所示。

标准试件厚度δ1=16.1mm，热导率λ1=0.15W/(m·K)。

待测试件为厚δ2=15.6mm的玻璃板，且四周绝热良好。

稳态时测得各壁面的温度分别为：t w1=44.7℃，t w2 =22.7℃，t w3= 18.2℃，试求玻璃板的热导率。

习题4-4图答案：λ=0.71 W/(m.K)4-7 现有一热电偶测量管道内高温气流的温度（图8-18）。

已知热电偶的读数为t1=650℃，热电偶套管的基部温度t0=500℃，套管插入深度l=100mm，套管壁厚δ=lmm，套管外径d=10mm，套管材料的热导率λ=25W/(m•K)，套管外侧与气流的表面传热系数h=50W/(m2•K)。

试求：气流的真实温度t f和测量误差θl。

习题4-7图答案：t f=652.7℃, Δt=2.71℃4-12一块初始温度t0=250℃、厚度2δ=5cm、热导率λ=215W/(m•K)、热扩散率52a−8.410m/s=×、密度ρ=2700kg/m3、比热容c=900J/(kg·K)的铝板，将其突然置入30℃的冷水中冷却。

第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。

（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度?3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。

试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。

试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。

（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。

（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。

（2）绝热系统。

注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。

图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。

（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。

耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。

可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。

可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。

有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。

大气压力为760mmHg。

试求:（1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3） 圆筒顶面所受的作用力。

图1-2第二章 热力学第一定律一．基本概念功： 热量： 体积功： 节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？ 2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。

35 第四章 热学基础 选择题 4—1 有一截面均匀的封闭圆筒,中间被一光滑的活塞隔成两边,如果其中一边装有0.1kg某一温度的氢气,为了使活塞停在圆筒的正中央,则另一边应装入同一温度的氧气的

质量为 （ C ）

(A) 1kg16; (B) 0.8kg; (C) 1.6kg; (D) 3.2kg. 4—2 根据气体动理论,理想气体的温度正比于 （ D ） (A) 气体分子的平均速率; (B)气体分子的平均动能; (C) 气体分子的平均动量的大小; (D)气体分子的平均平动动能. 4—3 在一固定的容器内,理想气体的温度提高为原来的两倍,那么 （ A ） (A) 分子的平均平动动能和压强都提高为原来的两倍; (B) 分子的平均平动动能提高为原来的四倍,压强提高为原来的两倍; (C) 分子的平均平动动能提高为原来的两倍,压强提高为原来的四倍; (D) 分子的平均平动动能和压强都提高为原来的四倍. 4—4 一瓶氦气和一瓶氮气的密度相同,分子的平均平动动能相同,且均处于平衡态,则 它们 （ C ） (A) 温度和压强都相同; (B) 温度和压强都不相同; (C) 温度相同,但氦气的压强大于氮气的压强; (D) 温度相同,但氦气的压强小于氮气的压强. 4—5 下面说法中正确的是 （ D ） (A) 在任何过程中,系统对外界做功不可能大于系统从外界吸收的热量; (B) 在任何过程中,系统内能的增量必定等于系统从外界吸收的热量; (C) 在任何过程中,系统内能的增量必定等于外界对系统所做的功; (D) 在任何过程中,系统从外界吸收的热量必定等于系统内能的增量与系统对外界做功之和. 4—6 如图所示,一定量的理想气体,从状态A沿着图中直线变到状态B,且

AABBpVpV,在此过程中: （ B ）

(A) 气体对外界做正功,向外界放出热量; (B) 气体对外界做正功,从外界吸收热量; (C) 气体对外界做负功,向外界放出热量; (D) 气体对外界做负功,从外界吸收热量. 4—7 如图所示,一定量的理想气体从状态A等压压缩到状态B,再由状态B等体升压

第四章 化工过程的能量分析4-1 设有一台锅炉，水流入锅炉是之焓为62.7kJ ·kg -1，蒸汽流出时的焓为2717 kJ ·kg -1，锅炉的效率为70％，每千克煤可发生29260kJ 的热量，锅炉蒸发量为4.5t ·h -1，试计算每小Q W Z g u H s +=∆+∆+∆221体系与环境间没有功的交换：0=s W ，并忽 动能和位能的变化， 所以： Q H =∆设需要煤mkg ，则有：%7029260)7.622717(105.43⨯=-⨯m 解得：kg m 2.583=4－5 一台透平机每小时消耗水蒸气4540kg ，水蒸气在4.482MPa 、728K 下以61m ·s -1的速度进入机内，出口管道比进口管到底3m ，排气速度366 m ·s -1。

透平机产生的轴功为703.2kW ，热损失为1.055×105kJ ·h -1。

乏气中的一小部分经节流阀降压至大气压力，节流阀前后的流速变化可忽略不计。

式计算经节流后水蒸气的温度及其过热度。

解：稳态流动体系能量衡算方程：Q W Z g u H s +=∆+∆+∆221 以每小时单位水蒸气作为计算标准1524.23454010055.1-⋅-=⨯-=kg kJ Q16.557454036002.703-⋅-=⨯-=kg kJ W s132221222117.6510)61366(21)(2121--⋅=⨯-⨯=-=∆kg kJ u u u 133104.2910)3(8.9---⋅⨯-=⨯-⨯=∆=kg kJ Z g Z p将上述结果代入能量衡算方程得到：193.645-⋅-=∆kg kJ H 查表得到4.482MPa ，728K 过热水蒸汽焓值：113340-⋅=kg kJ H 进出口焓变为出口气体焓值减去进口气体焓值：12H H H -=∆ 对于节流膨胀过程，节流膨胀过程为等焓过程，0'=∆H节流后水蒸气焓值：11226946463340-⋅=-=∆+=kg kJ H H H内插法查0.1MPa 下过热水蒸汽表，得到：C T ︒=5.106，过热度6.5℃4－16 1mol 理想气体，400K 下在气缸内进行恒温不可逆压缩，由0.1013MPa 压缩到1.013MPa 。

第四章习题答案4.1解：.,00000AkTNmgn mgkT An en dz dy dx dN N dxdydzen dN kTmgzkTmgz=∴⋅===∴=-∞-⎰⎰⎰⎰⎰⎰气柱截面4.2,4.3解：00ln,p p g RT z ep p RTgzμμ==- 4.4 解：RTgzen z n z n V x n V μ-⋅=⋅⋅=⋅⨯00)()(174.5解：RTgze r z r e r RT e V z p V p z r z V V p z V z p ep z p RTgz gz T RTgz3)(34)()(34)()()()(03000030000μππμμμ=∴======--=∆-4.6解：取Y 轴竖直向上,y 处单位体积内有各种速度的分子总数为n ，y=0处n=n 0由流体静力学原理，)2()()()1(00nk dydny T k dy dp y T nk nkT p gdydp αααρ--=-==-=由（1），（2）得.1ln )(1ln 1ln ')()(,)()()(00000000⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∴--=--=--=-⎰⎰kT y T k k m g n n dy y T k m g k n dn dy y T k m g k n dn nk dydny T k nmg ynn αααααααα而.ln ln ln3)3(,)(ln ln00000000yT T R gyT T k m g p p y T nk kT n p p ααμααα-=-=-=）式代入，整理得：将（4.7解：mkTv 32=4.9 ,4.10 解：水平管旋转起来后，管中分子受到惯性离心力，可认为分子处于一定势场中，由玻尔兹曼分布律：z y x kT kT vv v z dv dv dxdydzdv e e kT m n dN p k zyxεεπ--⎪⎭⎫ ⎝⎛=230,,,2 可得分子沿管数密度分布；结果是：⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∆p l l p 6122222ρωωρ4.13解：由玻尔兹曼分布律：z y x kT kT vv v z dv dv dxdydzdv e e kT m n dN p k zyxεεπ--⎪⎭⎫ ⎝⎛=230,,,2 =∆∆∴⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆-∆+∆+-⎰⎰2123022301222211N N dxdydzdv ekT m n N dxdydzdv ekT m n N kTvv v vv v kt k k εεππ 这里用积分太复杂,因为△v很小,所以可以用)()()(4122112121v f v v f v dN dN N N dvdtdA v nvf dN v ==∆∆∴=4．14解：由麦克斯韦分布律：.)()(,4)(.4)(.2,24)(212111232223222p p p p p p p v v pp kT mv v v v f v f e v v f v v v ev v f mkTv v ekT m v f p=∴===∴=⎪⎭⎫ ⎝⎛=-----ππππ时，当又4.15解：由麦克斯韦分布律：83,83.3,821212ππμμμπμ=∴===T T RT RT RTv RTv 由题：4.16解：.3;8;22μπμμRTv RTv RTv p ===4.17解：.8.424)(11022302mkTv vvdv ekT m dv v f v v kTmv ππππ==⎪⎭⎫ ⎝⎛==⎪⎭⎫ ⎝⎛⎰⎰+∞-+∞其中，4.18解：由4.14已知 ,4)(11--=e v vf p p π所以，速率v p —v p +△v 在区间内的分子数:.)(.244)(1111----∝∆∴∆⋅⋅=∆=∆=∆T N v e kT mNv e v Nv v Nf N p p ππ4.19解：dtdA v n N 41=∆4.20解：(1) 设中子气的中子数密度为n,有 ,844110416πμRTn v n ==⨯ 所以 );(1035.630031.88100.11016313316--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=m n π(2) 中子气的分压).(1063.23001038.11035.672313Pa nkT p --⨯=⨯⨯⨯⨯== 4.21解:假设凡射入小孔中的分子均可通过。

工程热力学第四版沈维道思考题完整版第 1 章基本概念及定义1. 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。

2. 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。

3•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。

力计算公式4•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P P b P e (P P b )；P P b P v (P P b )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P b 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”。

5•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。