工程热力学 第三章整理知识点之例题第三版

热力学第一定律
能量守恒定律，表述为系统能量的变化等于传入和传出系统的热 量与外界对系统所做的功的和。
热力学第二定律
熵增加原理，表述为封闭系统的熵永不减少，总是向着熵增加的 方向发展。
热力过程和热力循环的分类
热力过程
在热力学中，将系统从某一初始状态出发，经过某一过程到达另一终态的过程称为热力过程。根据过程中是否发 生相变，可以将热力过程分为等温过程、等压过程、绝热过程和多变过程等。
热力循环
将热能转换为机械能的循环过程，通常由若干个热力过程组成。常见的热力循环有朗肯循环、布雷顿循环和斯特 林循环等。
02
热力学第一定律的应用
等温过程、绝热过程和多方过程的能量转换关系
80%
等温过程
等温过程中，系统与外界交换的 热量全部用于改变系统的内能， 没有其他形式的能量转换。
100%
绝热过程
工程热力学第三章答案
目
CONTENCT
录
• 热力学基本概念 • 热力学第一定律的应用 • 热力学第二定律的应用 • 热力学第三定律的应用 • 热力学在工程实践中的应用案例
01
热力学基本概念
温度、压力、体积和熵的定义
01
02
03
04
温度
压力
体积
熵
表示物体热度的物理量，是物 体分子热运动的宏观表现。常 用的温度单位有摄氏度（℃）、 华氏度（℉）和开尔文（K）。
05
热力学在工程实践中的应用案例
汽车发动机的热力循环分析
总结词
汽车发动机的热力循环分析是热力学在 工程实践中的重要应用，通过对发动机 工作过程中的热量流动和能量转换进行 分析，优化发动机性能和提高燃油效率 。
VS

工程热力学思考题答案,第三章TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-第三章理想气体的性质1.怎样正确看待“理想气体”这个概念在进行实际计算是如何决定是否可采用理想气体的一些公式答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。

理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。

判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如：气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度。

若为理想气体则可使用理想气体的公式。

2.气体的摩尔体积是否因气体的种类而异是否因所处状态不同而异任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是 0.022414m 3 /mol答：气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异；但因所处状态不同而变化。

只有在标准状态下摩尔体积为 0.022414m 3 /mol 3.摩尔气体常数 R 值是否随气体的种类不同或状态不同而异？答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化。

4.如果某种工质的状态方程式为pv =R g T，那么这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗？答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。

5.对于一种确定的理想气体，()p v C C -是否等于定值？p v C C 是否为定值？在不同温度下()p v C C -、pv C C 是否总是同一定值？答：对于确定的理想气体在同一温度下()p v C C -为定值，pv C C 为定值。

在不同温度下()p v C C -为定值，pv C C 不是定值。

6.麦耶公式p v g C C R -=是否适用于理想气体混合物是否适用于实际气体答：迈耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。

7.气体有两个独立的参数，u(或 h)可以表示为 p 和 v 的函数，即(,)u u f p v =。

式
数间的关系
交换的功量
w /( J / kg) wt /( J / kg)
交换的热 量
q /(J / kg)
定容 v 定数 定压 p 定数 定温 pv 定数
定熵 pvk 定数
v2

v1;
T2 T1

p2 p1
p2

p1
;
T2 T1

v2 v1
T2
T1;
p2 p1

v1 v2
p2 p1
1.理想气体：理想气体分子的体积忽略不计；理想气体分子之间
无作用力；理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性
碰撞。
2.理想气体状态方程式（克拉贝龙方程式）
PV mRgT
其中 R 8.314J /(mol K )，
或 PV nRT
RgΒιβλιοθήκη R M3.定容比热与定压比热。
定容比热 cV
wt

1 2
c f
2

gz

ws
当 p2v2 p1v1 时，技术功等于膨胀功。
当忽略工质进出口处宏观动能和宏观位能的变化，技术功就
是轴功；且技术功等于膨胀功与流动功之差。
在工质流动过程中，工质作出的膨胀功除去补偿流动功及宏
观动能和宏观位能的差额即为轴功。
7.可逆过程的技术功：
wt


2
vdp
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）

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。

6、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。

7、试将图示的p－v图上的2个循环分别表示在T－s图上。

8、为了检查船舶制冷装置是否漏气，在充人制冷剂前，先进行压力实验，即将氮气充入该装置中，然后关闭所有通大气的阀门，使装置相当于一个密封的容器。

9
3.2 理想气体的热容、 理想气体的热容、内能、 内能、焓和熵
一、热容和比热容 定义: 比热
C=
δq
dt
单位量的物质升高1K或1o C所需的热量 单位量的物质升高 或 所需的热量 kJ c : 质量比热容 kg ⋅K kJ Cm:摩尔比热容 kmol ⋅ K kJ C ′ : 容积比热容 Nm 3 ⋅ K
1 kmol : pVm = RmT
Vm：摩尔容积m3/kmol； Rm ：通用气体常数J/kmol·K； V：n kmol气体容积m3； P：绝对压力Pa ；v：比容 m3/kg； T：热力学温度K V：质量为m kg气体所占的容积；
1 kg : pv = RT
m kg : pV = mRT
3
4
R m与R的区别
27
pv v v = = RT RT / p v 0
相同温度、 相同温度、压力下， 压力下，实际气体体积与理想气 体体积之比
28
3.5 对比态定律与普遍化压缩因子
Z > 1, 即ν > ν 0
Z < 1, 即ν < ν 0
一、临界状态
临界点：C
p
C
相同温度、 相同温度、压力下， 压力下，实 相同温度 相同温度、 、压力下， 压力下， 际气体比理想气体难压 实际气体比理想气体 缩 易压缩 压缩因子反映了气体压缩性的大小。 性的大小。 压缩因子的大小不仅与物质种类 因子的大小不仅与物质种类有关 物质种类有关， 有关， 还与物质所处的状态 还与物质所处的状态有关 状态有关。 有关。
Rm——通用气体常数 通用气体常数 (与气体种类无关)
三、状态方程的应用
平衡态下的参数， 的参数，不能用于过程计算 1 求平衡态下的参数 两平衡状态间参数的计算 2 两平衡状态间参数的计算 标准状态与任意 状态与任意状态间的换算 任意状态间的换算 3 标准状态与 计算时注意事项 • 绝对压力 • 温度单位 温度单位 K • 统一单位 统一单位（ 最好均用国际单位 国际单位） （最好均用 国际单位 ）

工程热力学与传热学
工程热力学
第三章 理想气体的性质和热力过程 习 题
习题 课
理想气体状态方程的应用
1. 启动柴油机用的空气瓶 体积 启动柴油机用的空气瓶, 体积V=0.3m3, 装有p 的压缩空气。 装有 1=8MPa，Tl=303K 的压缩空气。 ， 启动后, 瓶中空气压力降低为p 启动后 瓶中空气压力降低为 2=4.6MPa, 这时T 这时 2=303K。 。 求用去空气的量 (mol) 及相当的质量 (kg)。 。
习题 课
理想气体的热力过程
8. 在一具有可移动活塞的封闭气缸中 储有温度 在一具有可移动活塞的封闭气缸中, t1=45℃, 表压力为pgl=10KPa 的氧气 的氧气0.3m3。 ℃ 表压力为 在定压下对氧气加热, 加热量为40kJ；再经过 在定压下对氧气加热 加热量为 ； 多变过程膨胀到初温45℃ 压力为18KPa。 多变过程膨胀到初温 ℃, 压力为 。 设环境大气压力为0.1MPa, 氧气比热容为定值。 氧气比热容为定值。 设环境大气压力为 及所作的功； 求：（1）两过程的焓变量及所作的功； ）两过程的焓 （2）多变膨胀过程中气体与外界交换的热量。 ）多变膨胀过程中气体与外界交换的热量。
习题 课
理想气体的热力过程
6. 空气以 m=0.012kg/s的流量流过散热良好的 空气以q 的流量流过散热良好的 压缩机，入口参数P 压缩机，入口参数 1=0.102MPa，T1=305K， ， ， 可逆压缩到出口压力P 可逆压缩到出口压力 2=0.51MPa，然后进入 ， 储气罐。 1kg空气的焓变量 和熵变量∆s， 空气的焓变量∆h和熵变量 储气罐。求1kg空气的焓变量∆h和熵变量∆s， 以及压缩机消耗的功率P和每小时的散热量 和每小时的散热量q 以及压缩机消耗的功率 和每小时的散热量 Q。 （1）设空气按定温压缩； ）设空气按定温压缩； （2）设空气按可逆绝热压缩； ）设空气按可逆绝热压缩； （3）设空气按n=1.28的多变过程压缩。 ）设空气按 的多变过程压缩。 的多变过程压缩 比热容取定值。 比热容取定值。

第三章 气体和蒸气的性质3−1 已知氮气的摩尔质量328.110 kg/mol M −=×，求： （1）2N 的气体常数g R ；（2）标准状态下2N 的比体积v 0和密度ρ0； （3）标准状态31m 2N 的质量m 0；（4）0.1MPa p =、500C t =D 时2N 的比体积v 和密度ρ； （5）上述状态下的摩尔体积m V 。

解：（1）通用气体常数8.3145J/(mol K)R =⋅，查附表23N 28.0110kg/mol M −=×。

22g,N 3N8.3145J/(mol K)0.297kJ/(kg K)28.0110kg/molR R M −⋅===⋅×（2）1mol 氮气标准状态时体积为22233m,N N N 22.410m /mol V M v −==×，故标准状态下2233m,N 3N 322.410m /mol 0.8m /kg28.0110kg/molV v M −−×===×223N 3N111.25kg/m 0.8m /kgv ρ===（3）标准状态下31m 气体的质量即为密度ρ，即0 1.25kg m =。

（4）由理想气体状态方程式g pv R T=g 36297J/(kg K)(500273)K2.296m /kg0.110Pa R T v p ⋅×+===×33110.4356kg/m 2.296m /kgv ρ===（5）2223333m,N N N 28.0110kg/mol 2.296m /kg 64.2910m /mol V M v −−==××=×3-2 压力表测得储气罐中丙烷38C H 的压力为4.4MPa ，丙烷的温度为120℃，问这时比体积多大？若要储气罐存1 000kg 这种状态的丙烷，问储气罐的体积需多大？解：由附表查得383C H 44.0910kg/mol M −=×3838g,C H 3C H8.3145J/(mol K)189J/(kg K)44.0910kg/molR R M −⋅===⋅×由理想气体状态方程式g pv R T=g 36189J/(kg K)(120273)K0.01688m /kg4.410PaR T v p⋅×+===×331000kg 0.01688m /kg 16.88m V mv ==×=或由理想气体状态方程g pV mR T=g 361000kg 189J/(kg K)(120273)K16.88m 4.410PamR T V p×⋅×+===×3−3 供热系统矩形风管的边长为100mm ×175mm ，40℃、102kPa 的空气在管内流动，其体积流量是0.018 5m 3/s ，求空气流速和质量流量。

“山水之乐”的具体化。3．第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4．作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，
贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之
p50习题习题3214476p50习题习题33lnlnp50习题习题351331可逆绝热过程2自由膨胀lnln576kjkmcmr理想气体定值比热及比热比单原子双原子多原子摩尔定容比热ckjkmolk摩尔定压比热ckjkmolk比热比k16714129当计算精度要求不高或气体处于较低温度范围常采用定值比热忽略比热与温度的关系
Ws U mu mcv T1 T2 1746.3kJ
S 0
（2）自由膨胀
Ws 0 Q 0, U 0 T2 T1 340K
S

mcv
ln T2 T1
mR ln
v2 v1
5.76kJ/K
当计算精度要求不高，或气体处于较低温度 范围，常采用定值比热，忽略比热与温度的关系。 不同气体在标准状态下均为22.4m3，不同气体只 要其原子数相同则其摩尔定值比热相等。
江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。

kJ
kmol K
Nm K
3
kJ
kmol o C
C’: 容积比热容
kJ
Nm3 o C
Cm=Mc=22.414C’
比热容的影响因素
物质的性质 过程 状态 用的最多的某些特定过程的比热容 定容比热容
定压比热容
h、u 、s的计算要用cv 和 cp 。
定容比热容cv＝(δq/dT)v
3×R/2
5×R/2 7×R/2
1.4
7×R/2 9×R/2 1.29
Cp,m [kJ/kmol.K] 5×R/2
k 1.67
2、按真实比热计算理想气体的热容
理想气体 u f (T )
h f '(T )
du dh cv f (T ) cp f '(T ) dT dT
根据实验结果整理
a bt
§3-3 理想气体的u、h、s和热容
一、理想气体的u
1843年焦耳实验，对于理想气体
A B 真空
p
v
T 不变
q du w
du 0
绝热自由膨胀
理想气体内能的物理解释
u f (T )
内能＝内动能＋内位能 T T, v
理想气体无分子间作用力，内能只 决定于内动能
第三章（一） 理想气体的性质
工程热力学的两大类工质
1、理想气体
可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为 主的燃气、空调中的湿空气等
2、实际气体
不能用简单的式子描述，真实工质 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中 制冷工质等
§3-1
理想气体状态方程
理想气体模型 1. 分子之间没有作用力 2. 分子是弹性质点，本身不占体积

第三章 热力学第一定律 习题参考答案思考题3-1门窗紧闭的房间……答：按题意，以房间（空气+冰箱）为对象，可看成绝热闭口系统，与外界无热量交换，Q=0电冰箱运转时，有电功输入，即W 为负值，按闭口系统能量方程：WU +Δ=0 或即热力学能增加，温度上升。

0>−=ΔW U 3-6 下列各式，适用于何种条件？ 答：答案列于下表公式适用条件w du q δδ+= 闭口系统，任何工质，任何过程，不论可逆与不可逆 pdv du q +=δ 闭口系统，任何工质，可逆过程 pdv dT c q v +=δ闭口系统，理想气体，可逆过程dh q =δ 闭口系统，定压过程； 或开口系统与环境无技术功交换。

vdp dT c q v −=δ开口系统，理想气体，稳态稳流，可逆过程3-10 说明以下结论是否正确： （提示：采用推理原则，否定原则） ⑴ 气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加。

答：错误，如等容过程吸热后不膨胀；如不是等容过程吸热后热力学能也不一定增加，当对外净输出功量大于吸热量时，则热力学能不增加。

⑵ 气体膨胀一定对外作功。

答：错误，如气体向真空膨胀则不作功，另外气体膨胀对外作膨胀功的充要条件是：气体膨胀和要有功的传递和接受机构。

⑶ 气体压缩时，一定消耗外功。

答：错误，如处于冷却过程的简单可压缩系统，则会自发收缩（相当于被压缩），并不消耗外功。

⑷ 应设法利用烟气离开锅炉时带走的热量。

答：错误不应说设法利用烟气离开锅炉时带走的热量。

因为热量是过程量，不发生则不存在。

应该说设法利用烟气离开锅炉时带走的热能（或热焓）。

习 题3-1 已知：min 202000/400===time N hkJ q 人人求：?=ΔU 解：依题意可将礼堂看作绝热系统，思路：1、如何选取系统？2、如何建立能量方程？ ⑴ 依题意，选取礼堂空气为系统，人看作环境，依热力学第一定律，建立能量方程：kJ time N q Q U W W Q U 51067.2602020004000×=××=⋅⋅==Δ∴=−=Δ人Q⑵ 如选“人+空气”作系统， 依据热力学第一定律：W Q U −=Δ0,0,0=Δ∴==U Q W Q如何解释空气温度升高：该系统包括“人+空气”两个子系统 ，人散热给空气，热力学能降低，空气吸热，能内升高，二者热力学能代数和为零。

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）在 p = 0.1MPa，20℃时的比体积及千摩尔容积 因为 p = 0.1MPa = 100 kPa，T = 20℃ = 293K
pv RT
v RT 0.287 293 0.841 m3 /kg
p
100
千摩尔容积： V mv 29 0.841 24.39 m3 /kmol 。
m mA mB 120 150 270 kg/h
xA
mA m
120 270
0.444
因为气体处于标准状态，所以 p = 101.325kPa，T = 273K，又因为 p RT
RT 0.287 273 0.773 m3 /kg
p 101.325
千摩尔容积： V mv 29 0.773 222.4 m3 /kmol
1、已知某气体的分子量为29，求：（1）气体常数；（2）标准状态 下的比体积及千摩尔容积；（3）在P = 0.1MPa，20℃时的比体积及 千摩尔容积。
u cv (T2 T1) 由附表3查得空气的比定压热容：
cv 0.716 kJ/(kg K)
所以
u 0.716 (600 300) 214.8 kJ/kg
② 空气熵的变化：
因为
s
cp
ln T2 T1
R ln
p2 p1
又因为空气是定压加热的，所以
故
p1
p2
ln
p2 p1
0
s
cp
ln
T2 T1
kJ/kg
6
(3).按比热容经验公式计算 查附表2知：
cp.m 28.15 1.967 103T 4.801106T 2 1.966 109T 3
空气分子量M = 29，则
q h 600 cp.m dT

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。

1-7 用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度（如图 1-18）管子的倾
3 3 斜角 α = 30° ，压力计中使用密度 ρ = 0.8 × 10 kg/m 的煤油，斜管中
液柱长度 l=200mm。当地大气压力 pv = 745mmHg 。求烟气的真空 。 度（以 mmH2O 表示）及绝对压力（以 Pa 表示） 解 ：倾斜式压力计上读数即烟气的真空度
1-12 有一绝对真空的钢瓶， 当阀门的打开时， 在大气压 p0 = 1.013 × 10 Pa 的作用下有体积为
5
0.1m3 的空气被输入钢瓶，求大气对输入钢瓶的空气所作功为多少？
3
第一章 基本概念
解
W = p0V = 1.013 × 105 Pa × 0.1m3 = 1.013 × 104 J = 10.13kJ
1-8 容器被分隔成 AB 两室，如图 1-19 所示，已知当场大气压 pb = 0.1013MPa ，气压表 2 读为 peB 2 = 0.04MPa ，气压表 1 的读数 peA1 = 0.294MPa ， 求气压表 3 的读数（用 MPa 表示） 。 解：
p A = pb + peA1 = 0.1013MPa + 0.294MPa = 0.3953MPa
pb = 755mm ，求容器中的绝对压力（以 MPa 表示） 。如果容器 ′ 中的绝对压力不变，而气压计上水银柱高度为 pb = 770mm ，求此时真空表上的读数（以
mmHg 表示）是多少？ 解 ：容器中气体压力低于当地大气压力，故绝对压力
p = pb − pv = (755 − 600)mmHg = 155mmHg = 0.0207MPa ′ 若容器中绝对压力不变，而大气压力变为 pb = 770mmHg 。则此时真空表上的读数为 ′ ′ pv = pb − p = (770 − 155)mmHg = 615mmHg

闭口系统从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热 量为47.5kJ，而系统对外作功为30kJ，如图所示。 (1)若沿1-4-3途径变化时，系统对外界作功15kJ，求过程 中系统与外界转递的热量。 (2)若系统从状态3沿曲线途径到达状态1，外界对系统作 功6kJ，求该过程中系统与外界转递的热量。 (3)若U2=175kJ， U3=87.5kJ 求过程2-3传递的热量及 状态1的热力学能。
对外作功量
3 W = pout ∆V = p2 ∆V = 1.92×105 Pa× 1.524×10−3 −10−3）ｍ＝ .8 （ 100 Ｊ
Q = ∆U + W
Ｔ1 = Ｔ2 U1 = U 2
Q = W = 100.8 J
1.一个装有2kg工质的闭口系统经历了如下过程：过程中 系统散热25kJ，外界对系统作功100kJ，比热力学能减小 15kJ/kg，并且整个系统被举高了1000m。试确定过程中 系统动能的变化。 2. 一活塞汽缸设备内装有5kg的水蒸气，有初态的比热力 学能u1＝2709.9kJ/kg膨胀到u2＝2659.6kJ/kg，过程中加 给水蒸气的热量为80kJ，通过搅拌器的轴输入系统 18.5kJ的轴功。若系统无动能、势能的变化，试求通 过活塞所作的功。
某房间有一打开的窗户与大气相通，先通过加 热使室内空气的温度由5℃升高到25℃。试问在 这一加热期间，室内空气的总热力学能将发生 什么样的变化（增大、不变或减少），为什么？
如图所示，已知工质从状态a沿路径a-b-c变化到b时， 吸热84kJ，对外作功32kJ。问： (1)系统从a经d到b，若对外作功10kJ，吸热量Qadb＝ ________。 (2)系统从b经中间任意过程返回a，若外界对系统作功 20kJ，则Qba＝________。 (3)设Ua=0，Ud=42kJ， 则Qad＝________ Qdb＝________。

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。

而p 、p ，V 、V ，T 、T ，n 、n 等均为已知。现使A、B两部分气体通过活塞传热及移动活塞而使两
A
BB
A
BB
A
BB
A
BB
部分达到相同的温度及压力。设比热容为定值，活塞和缸的摩擦可忽略不计，试证明：
T
= TA
nA nA + nB
+ TB
nB nA +nB
,
p
=
pA
VA VA + VB
+
pB
− s10
− Rln
p2 p1
，标准状态熵由热力性质表查取；(2)比热容为定值时，熵变为
Δs
=
c
p0
ln
T2 T1
− Rln
p2 p1
。
答案：(1) Δs = 23.52 J/(mol·K)；(2) Δs = 22.73 J/(mol·K)。
3-12 有一空储气罐自输气总管充气，若总管中空气的压力为0.6 Mpa、温度为27 ℃，试求：(1)当罐 内压力达到0.6 MPa时罐内空气的温度；(2)罐内温度和输气总管内空气温度的关系。
提示：空气看做理想气体，比热容看作定值。
答案： ΔS = -0.023 28 kJ/K。
·12·
3-11 有1 mol氧，其温度由300K升高至600 K，且压力由0.2 MPa降低到0.15 MPa，试求其熵的变化： (1)按氧的热力性质表计算；(2)按定值比热容计算。
提示：(1) Δs =
s
0 2
习题提示与答案第三章理想气体热力学能焓比热容和熵的计算31有1kg氮气若在定容条件下受热温度由100升高到500试求过程中氮所吸收的热量