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热工基础期末总复习重点(张学学)

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热工基础第二版张学学

热工基础第二版张学学
(4)纯金属的热导率大于它的合金 ；
(5)对于各向异性物体, 热导率的数值与方向有关 ；
(6)对于同一种物质, 晶体的热导率要大于非定形态物 体的热导率。
热导率数值的影响因素较多, 主要取决于物质的 种类、物质结构与物理状态, 此外温度、密度、湿度 等因素对热导率也有较大的影响。其中温度对热导率 的影响尤为重要。
最剧烈。
温度梯度：等温面法线方向的温度变化率矢量：
gradt t n n
温度梯度是矢量，指 向温度增加的方向。
n—等温面法线方向的单位矢量，指向温度增加的方向。 7
在直角坐标系中，温度梯度可表示为
gradt t i t j t k x y z
t 、t 、t 分别为x、y、z 方向的偏导数; i、j、k 分 x y z 别为x、y、z 方向的单位矢量。
13
3. 热导率（导热系数）
热导率表明物质导热能力的大小。根据傅里叶定
律表达式
q
gradt
绝大多数材料的热导率值都可以通过实验测得。
14
物质的热导率在数值上具有下述特点:
(1) 对于同一种物质, 固态的热导率值最大,气态的热 导率值最小； (2)一般金属的热导率大于非金属的热导率 ；
(3)导电性能好的金属, 其导热性能也好 ；
12
傅里叶定律的适用条件：
（1）傅里叶定律只适用于各
向同性物体。对于各向异性物体， 热流密度矢量的方向不仅与温度
qy
梯度有关,还与热导率的方向性
有关, 因此热流密度矢量与温度 y y
梯度不一定在同一条直线上。
n
qx
q
x
x
（2）傅里叶定律适用于工程技术中的一般稳态和 非稳态导热问题，对于极低温（接近于0K）的导热问 题和极短时间产生极大热流密度的瞬态导热过程, 如 大功率、短脉冲(脉冲宽度可达10-12～10-15s)激光瞬态 加热等, 傅里叶定律不再适用。

热工基础-期末总复习-重点(张学学)

热工基础-期末总复习-重点(张学学)
理想气体的热力过程
第四章
1.自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程
自发过程是不可逆的！
2.热力学第二定律表述：
克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。
开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其它影响
3.热力循环：工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全部过程。
分体积定律：理想混合气体的总体积等于各组元的分体积之和
理想混合气体的成分：
成分：各组元在混合气体中所占的数量份额
质量分数：某组元的质量与混合气体总质量的比值称为该组元的质量分数。
摩尔分数：某组元物质的量与混合气体总物质的量的比值。
体积分数：某组元分体积与混合气体总体积的比值称为该组元的体积分数。
各成分之间的关系：
3.写法上：欲扬先抑、对比、衬托、象征、设悬念…… 4.修辞上
举例：（1）文章第一段写“火红的杜鹃、鹅黄的迎春、淡紫的牵牛……”的作用？
作用：衬托蒲公英白色小花的淡雅。景物描写的衬托铺垫作用）
三：理解句子含义
（一）理解文章重要句子主要从以下几方面着手：
1.充分结合背景和语境，注意整体把握，寻找解题的隐含信息。
2.要结合文章主旨和作者的思想感情倾向分析句子的深层含意。
3.注意句中的言外之意等。
4.注意句中重点词语，明确这些词的本义、引申义、比喻义及一词多义等。
5.要注意结合文题。
此外，还要注意结合句子在文中的作用来体会其含义。
（二）解答句子含义题的思路：找准两个方向，分三步走。
两个方向是要回答句子的本义和深层意，要准确答出这两层意思，需要分三步思考。
物体吸收热辐射时：辐射能 内热能
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播；

热工基础答案张学学

热工基础答案张学学

热工基础答案张学学热工基热答案第一章1-1 解,1.2.3.4.热表示常用的斜管式微热热的工作原理。

由于有引热机的抽吸～热热炉1.21-8 热的烟道中的热力略低于大热力。

如果微热机的斜管热斜角将气～管水内解,根据微热热原理～烟道中的热力热等于热境热力和水柱热力之差解, 1.3,解, 141解, 1.4解,由于热热热程是定热的～所以有 1.5解,改热程系热热外作的功热1.6解,由于空热力正比于球的直～所以可热气气径～式中热常～数热球的直～由热中热定的初始件～可以气径条1.7cD得到,热热程空热外所作的功热气解,;,所作的功热,气体1.81;,摩擦力所消耗的功热, 2所以去摩擦力消耗的功后活塞所作的功热,减解,由于假热球的初始热热零～热球在充热程中～外热力始热保持相等～恒等于大热力气体气气内气～所以热外气体1.90.09MPa所作的功热,3的热～热罐原有热力至少热热;此热热罐的热力等于球中的热力～同热等于外界大热体气内气气气, 解,定热了球充到确将气1-11 2m3前热情能使球充到两况气2m情三况:2所以球只能被充到气的大小～故热外作的功热,气体第二章热热解, ～所以是热热热程 2.1解,2.2解, 2.3,解,热状和热状之热的能之差热,内24ba所以～热程中工热外界交热的热量热,与a-d-b工热沿曲热从返回初热热～工热外界交热的热量热, 与ba根据热中热定的点能热～可知内点的能热热内～所以有ab60kJ:由于热程热定容热程～系热不热外作功～所以热程外界交热的热量热, 与d-bd-b所以热程系热热外作的功也就是热程系热热外作的功～故热程系热外界交热的热量热, 与a-d-ba-da-d, 25热程Q kJ W kJ 热U kJ1-2 1390 0 13902-30 395 -3953-4 -1000 0-10004-10 -5 5解,由于汽化热程是定、定热热程～系热热的热化就等于系热外界吸收的热量～汽化热～所以有, 温从即潜2.6内能的热化热,32.7解,热取缸中的空作热究的热力系热～系热的初热热, 气气研学当达状去掉一部分热热～系热重新到平衡热热～其热热热,由于通热缸壁可外界充分热热～所以系热的初和热相等～都等于热境度, 气体气与温温温即根据理想的热方程可得到系热的热热热～热, 气体状体6所以活塞上升的距热, 离由于理想的能是度的函～而系热初和热相同～故此热程中系热的能热化热零～同热此热程可看作定热膨热热程～所以气体内温数温温内气体与外界交热的热量热,解,热热热程中每千克空所作的热热功热, 气2-84忽略热出口宏热热能和热能的热化～热有热功等于技热功～所以生热每气体热热空所需的热功热,气kg所以热热此热机所需的功率至少热, 气解,是否要用外加取暖热热～要看室热源热生的热量是否大于通热热壁和热热热外界的热量～室热源每小热热生的热量热, 内窗内2.95 小于通热热壁和热热热外界的热量热窗～所以必热外加取暖热热～供热量热,310kJ×解,取容器的作热究的热力系热～根据系热的热方程可得到系热热热热热,内气体研学状体2.10热程中系热热外所作的功热,所以热程中系热和外界交热的热量热,热吸热。

热工基础的期末总结

热工基础的期末总结

热工基础的期末总结一、热力学部分1. 热力学基础知识的学习热力学是研究热能与其他形式能量之间相互转化和传递的一门学科。

在学习过程中，我通过课堂的学习、书籍和网上资料的查阅，对热力学的基本概念、热力学系统和热力学性质等方面有了初步的了解。

2. 热力学基本定律热力学基本定律是热力学的核心内容，也是热工基础的重点。

本课程主要学习了热力学的三大基本定律：热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。

通过对这些定律的学习和应用，我能够分析和计算热力学系统的能量转移和能量转化过程。

3. 热力学过程和热力学循环热力学过程是指系统在一定条件下发生的能量传递和物理性质发生变化的过程。

热力学循环是指系统在一定路径下变化，最终回到初始状态的过程。

通过学习这些内容，我能够对热力学过程和热力学循环进行分析和计算，从而了解能量转移和物理性质变化的规律。

4. 热力学性质的计算热力学性质是指描述系统热力学状态和性质的量，如温度、压力、体积等。

在学习过程中，我学习了热力学性质的计算方法，如状态方程、热容、焓、熵等。

通过对热力学性质的计算，我能够确定系统的热力学状态和性质。

二、传热学部分1. 传热学的基本概念和模型传热学是研究热量如何从高温区向低温区传递的学科。

在学习过程中，我学习了传热学的基本概念和模型，如传热方式、传热模型和传热原理等。

2. 传热方式和传热模型传热方式是指热量传递的途径，主要包括传导、对流和辐射。

传热模型是指用来描述传热过程的数学模型，如传热定律和传热方程等。

在学习过程中，我对这些内容进行了深入的学习和了解。

3. 传热计算方法在传热学中，计算方法是非常重要的，主要包括传热计算和传热换热器的计算。

传热计算是指通过传热方程和传热模型对传热过程进行计算和分析。

传热换热器的计算是指对传热器的传热性能和换热器的几何参数进行计算和设计。

通过学习和掌握这些计算方法，我能够对传热系统进行分析和设计。

三、实践操作在本学期的热工基础课程中，我还进行了一些实践操作和实验课程。

热工基础课后答案超详细版张学学

热工基础课后答案超详细版张学学

热工基础课后答案超详细版(张学学)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。

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。

习 题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPabar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPammHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4.kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。

热工基础课后答案超详细版张学学

热工基础课后答案超详细版张学学

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。

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。

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 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。

热工基础(张学学)第一章

热工基础(张学学)第一章

pv = RgT
p = f ( v, T )
f ( p , v, T ) = 0
T = f ( p, v )
14
（3）状态参数坐标图 ） 以独立的状态参数为坐标的坐标图。 以独立的状态参数为坐标的坐标图。
在以两个独立状态参 数为坐标的平面坐标图 上 ， 每一点都代表一个 平衡状态。 平衡状态。
15
6∗
2. 基本状态参数
工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、 工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、 压力 比热力学能、比焓、比熵等 比热力学能、比焓、比熵等。 其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积， 其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积， 压力 称为基本状态参数 基本状态参数。 称为基本状态参数。
2∗
热力系统： 热力系统：
在工程热力学中，通常选取一定的工质（或空间） 在工程热力学中，通常选取一定的工质（或空间）作为研 究的对象，称之为热力系统 简称系统 热力系统， 系统。 究的对象，称之为热力系统，简称系统。 系统以外的物体称为外界或环境。 系统以外的物体称为外界或环境。 外界 系统与外界之间的分界面称为边界。 系统与外界之间的分界面称为边界。 边界 （1）闭口系统：与外界无 ）闭口系统： 物质交换的系统。 物质交换的系统 。 系统的质 量始终保持恒定， 也称为控 量始终保持恒定 ， 也称为 控 制质量系统。 制质量系统。
第一篇 工程热力学
1∗
第一章 基本概念
热机、工质、 1-1 热机、工质、热源与热力系统
热机：将热能转换为机械能的机器。如内燃机、蒸汽轮机、 热机：将热能转换为机械能的机器。如内燃机、蒸汽轮机、 燃气轮机、喷气式发动机等。 燃气轮机、喷气式发动机等。 工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。例如空气、 工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。例如空气、 燃气、水蒸气等。 燃气、水蒸气等。 热源：本身热容量很大， 热源：本身热容量很大，在放出或吸收有限的热量时自身 温度及其它热力学参数没有明显变化的物体。例如锅炉、 温度及其它热力学参数没有明显变化的物体。例如锅炉、循 环水池、大气等。提供热量的热源称为高温热源 热源） 高温热源（ 环水池、大气等。提供热量的热源称为高温热源（热源）； 吸收热量的热源称为低温热源（冷源） 吸收热量的热源称为低温热源（冷源）。 低温热源

热工基础第二版课后复习资料全张学学(20200621212635)

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第二章思考题绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。

问：⑴空气的热力学能如何变化？⑵空气是否作出了功？⑶能否在坐标图上表示此过程？为什么？答：（1 ）空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。

（2）空气对外不做功。

（3）不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。

2.下列说法是否正确？⑴气体膨胀时一定对外作功。

错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。

⑵气体被压缩时一定消耗外功。

对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。

⑶气体膨胀时必须对其加热。

错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。

⑷气体边膨胀边放热是可能的。

对，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边膨胀边放热。

⑸气体边被压缩边吸入热量是不可能的。

错，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边压缩边吸热。

⑹对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。

错，比如多变过程，当n大于1,小于k时，可实现对工质加热，其温度反而降低。

4. “任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？答:不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积功的话,那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。

5. 试比较图2-6所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小：⑴ W i2与W la2；（2） U12与U 1a2；⑶图2-6思考题4附图Q12 与Q1a2答：（1 ）Wg2大。

(2)一样大。

( 3) Q1a2 大。

6. 说明下列各式的应用条件：⑴ q u w闭口系的一切过程⑵q u pdv闭口系统的准静态过程⑶q u (p2v2 p1v1)开口系统的稳定流动过程，并且轴功为零⑷q u p(v2 v1)开口系统的稳定定压流动过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。

7. 膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系？流动功的大小与过程特性有无关系？答：膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备开口系统) 时，热力设备与外界交换的机械功，由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功；而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程中机械能宏观动能和势能)的变化；流动功又称为推进功，1kg 工质的流动功等于其压力和比容的乘积，它是工质在流动中向前方传递的功，只有在工质的流动过程中才出现。

热工基础课后答案超详细版(张学学)

热工基础课后答案超详细版(张学学)

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。

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。

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 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。

工学热工基础第二版张学学

工学热工基础第二版张学学

pVm MRgT
Vm M v
令 R MRg ，则得 pVm RT
R 称为摩尔气体常数。 根据阿佛伽德罗定律，同温、同压下任何
气体的摩尔体积Vm都相等，所以任何气体的摩 尔气体常数R都等于常数，并且与气体所处的 具体状态无关。
R=8.314 J/(mol·K)
6
气体常数Rg 与摩尔气体常数的关系：
10
由比定容热容定义式可得
cV
qV dT


u T
V
比定压热容
cp

qp dT
据热力学第一定律，对微元可逆过程，
q dh vdp
11
焓也是状态参数， h h(T , p)
dh


h T
p
dT


h p
T
dp
对定压过程，dp 0 ,由上两式得
比热容（质量热容） c ，J/(kg·K)。
c q q
dT dt
8
1 mol物质的热容称为摩尔热容 Cm，J/(mol·K)。
Cm M c
因为热量是过程量，所以热容与过程有 关 。如果物体初、终态相同而经历的过程不 同，则吸入或放出的热量就不同，对应的比热 容也就不同。工程中常需要使用的是定压过程 和定容过程的比热容：
pv RgT
又称克拉贝龙方程式 。Rg为气体常数，单位为
J/(kg·K)，其数值取决于气体的种类，与气体状 态无关。 对于质量为m 的理想气体，
pV mRgT
物质的多少还以物质的量（摩尔数）来衡量。 物质的量：n ，单位： mol（摩尔）。 摩尔质量： M ，1 mol物质的质量，kg/mol。

热工基础(张学学 第三版)复习知识点

热工基础(张学学 第三版)复习知识点

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）

热工基础(第二版)-张学学绪论学科知识

热工基础(第二版)-张学学绪论学科知识
如何提高热机的热能利用率（热效率） 是 工程热力学的主要研究内容之一 。7/3/2021
过热蒸汽19乏汽循环水
热机工作过程示意图
吸热Q1 作功W
放热Q2
汽轮机
冷却水
发电机
2.传热学的研究内容与研究方法（ 1） 研究内容传热学以热力学第一 、第二定律为 20基础 ， 研究热量传递的规律 。所谓热量 ， 是指在温差的作用下传递的热能的 数量 。 由于在人们的日常生活和生产实践中温差 几乎无处不在 ， 所以热量传递是普遍存在的物理现象。传热学的应用非常广泛 ， 传热学知识在能源、 电力 、冶金 、动力机械 、石油化工 、低温工程、环境与建筑等工业领域以及在许多高科技领域都发挥着极其重要的作用。7/3/2021
3. 能量的转换与利用能量的利用过程 ， 实质上是能量的传递与转换过程。
热机燃烧
直接利用90%直接利用
食物利用
燃料电池
光合作用
发电机
7/3/2021
14
据统计 ， 目前通过热能形式利用的能源在我国占总能源利用的90％以上 ， 世界其它各国平均也超过85％ 。 由此可见 ， 在能量转换与利用过程 中 ， 热能不仅是最常见的形式 ， 而且具有特殊重 要的作用 。热能的有效利用对于解决我国的能源 问题乃至对人类社会的发展有着重大意义。
热工基础17（热工理论基础）
工程热力学篇传热学篇
0-2 热工基础的研究内容
1.工程热力学的研究内容与研究方法（ 1） 研究内容18工程热力学主要研究热能和机械能 之间相互转换的规律及提高能量转换经济性的途径和技术措施 。（2） 研究方法工程热力学采用经典热力学的宏观 （不涉及微观 ， 整体对待） 研究方法 ， 还普遍采用抽象 、概括 、理想化和简化处理方法。7/3/2021

热工基础课后答案超详细版(张学学)

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p1 p真空室 pa 2 360 362kPa
p2 p1 pb 362 170 192kPa
pc pb p真空室 192 2 190kPa
F
( pb
p真空室 ) A
745 133.3
1 4
π 0.45 2
15.8kN
1-4 解：
p pb p水柱 ＋p汞柱＝760＋300 9.81 /133.3＋800＝1582mmHg 2.11bar
ΔU ab U b U a Q W 100 40 60kJ
所以， a-d-b 过程中工质与外界交换的热量为：
Qa d b ΔU ab W 60 20 80kJ
工质沿曲线从 b 返回初态 a 时，工质与外界交换的热量为：
Qb a 给定的 a 点内能值，可知 b 点的内能值为 60kJ，所以有 :
气体可以看作是理想气体理想气体的内能是温度的单值函数选取绝热气缸内的两部分气体共同作为热力学系统在过程中由于气缸绝热系统和外界没有热量交换同时气缸是刚性的系统对外作功为零故过程中系统的内能不变而系统30所以平衡时系统的温度仍为30
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。
1-9 解：由于假设气球的初始体积为零， 则气球在充气过程中， 内外压力始终保持相等， 恒等于大气压力 0.09MPa，所以气体对外所作的功为：
W p V 0.09 106 2 1.8 105 J

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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。

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。

习题1-1 解：kPabar p b100.61.00610133.375551.kPap p pgb 6.137********.1002.kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.23.kPa mmHg p p pv b 3315.7557007554.kPabarp p p b v6.50506.05.0006.11-2图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。

热工基础第十章-张学学-思考题答案教学内容

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热工基础第十章-张学学-思考题答案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0.99u∞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=0.99（t∞-t w）处到壁面的距离为热边界层的厚度。

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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。

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。

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 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。

热工基础课后答案超详细版(张学学)(新)

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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。

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。

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 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。

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热工基础总复习第一章1•系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为 热力系统，简称系统。

2•系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。

3. 状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比 体积等。

工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、 比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本 状态参数。

4. 可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态, 并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。

准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。

可逆过程的条件：准平衡过程+无耗散效应。

P 、大气压力 P b 、表压力 P e 、真空度P vp = p + p p 才是状态参数bN e 第二章1•热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位 能之和（热能）。

热力学能符号：U ,单位：J 或kJ 。

热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 2.热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为：a. 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。

b. 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。

c. 进入系统的能量一离开系统的能量=系统储存能量的变化3. 闭口系统：与外界无物质交换的系统。

系统的质量始终保持恒定，也称为控制 质量系统闭口系统的热力学第- 疋律表达式 Q U W对于微元过程 Q dU W对于可逆过程 Q dU pdV Q2U 1 pdV对于单位质量工质q du w q u w5. 绝对压力只有绝对压力 P = P b -P v储存能：E ，单位为J 或kJ E k E p= dw + /;dv= Aw + j 2 /?dvdHdh1 —m 2gdz W sde f 2mgdz W s 5.技术功：在工程热力学中，将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴W t 1 m2功三项之和称为技术功，用对于单位质量工质2C fmg z W sW t 表示6.节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体的压力 降低的现象称为节流。

工程上由于气体经过阀门等流阻元件时，流速大时间短，1 22 C fg z W s来不及与外界进行热交换，可近似地作为绝热过程来处理，称为 绝热节流。

注意：绝热节流过程不是定焓过程w t 第三章1. 理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，它具有以下 3个特征:（1） 理想气体分子的体积忽略不计； （2） 理想气体分子之间无作用力；（3） 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。

理想气体状态方程式R g为气体常数，单位为 质量为m 的理想气体PV Rg TJ/(kg K )pV mR g T对于单位质量工质:对于微元过程4.开口系统稳定流动实现条件1）系统和外界交换的能量（功量和热量）与质量不随时间而变; 2）进、出口截面的状态参数不随时间而变。

开口系统的稳定流动能量方程1 —m2 2 C f mg z w s物质的量为n 的理想气体的状态方程式pV nRTpV nRT V n2•比热容：物体温度升高1K （或1C ）所需要的热量称为该物体的热容量，简称 热容 qq比热容（质量热容）：单位质量物质的热容，c ，J/（kgK ） cdT dt理想气体迈耶公式理想气体的热力学能与焓都是温度的单值函数。

3. 理想混合气体：由相互不发生化学反应的理想气体组成混合气体，其中每一组 元的性质如同它们单独存在一样，因此整个混合气体也具有理想气体的性质。

混 合气体的性质取决于各组元的性质与份额 分压力与道尔顿定律分压力：某组元i 单独占有混合气体体积V 并处于混合气体温度T 时的压力称为 该组元的分压力。

用 p i 表示道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组元分压力之和（仅适用于理想气体） 分体积与分体积定律分体积：混合气体中第i 种组元处于与混合气体压力和温度时所单独占据的体 积称为该组元的分体积，用 V 表示分体积定律：理想混合气体的总体积等于各组元的分体积之和 理想混合气体的成分：成分：各组元在混合气体中所占的数量份额 质量分数：C p C VRgdu qdTdh C p dT2 1C v dT2C p dT理想气体的熵s 0/1 n P2P iC p ln V2V i某组元的质量与混合气体总质量的比值称为该组元的质量分数。

摩尔分数： 体积分数： 各成分之间的关系： pV i n i RT V i n i,kX i 1i 1o某组元物质的量与混合气体总物质的量的比值某组元分体积与混合气体总体积的比值称为该组元的体积分数。

iX i热泵循环制冷系数：制冷装置工作系数Q2舛etQ2Q1 Q2理想气体的热力过程②如果需賽靖确地甘算，町以用平均出热容哉着表内的W或匚严③rt = CO时除外°第四章1•自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程自发过程是不可逆的！2.热力学第二定律表述：克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。

开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其它影响3.热力循环：工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全部过程正向循环：将热能转变为机械能的循环，也称为动力循环或热机循环。

正向循环的循环热效率：W net Q-] Q2Q2循环热效率t用来评价正向循环的热经济t Ql Ql1Ql性。

显然，t < 1。

逆向循环：消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循环，如制冷装置循环或1第五章1. 水蒸气的产生过程：蒸气是由液体汽化而产生的供热系数：热泵工作系数Q iQ iWnet Q1Q24•卡诺循环：由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成 卡诺循环热效率: ciTf卡诺定理：一、 在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率， 与工质的性质无关。

二、 在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热 机的热效率。

5•克劳修斯积分等式q q 21A22 BiT克劳修斯积分不等式T q 0_91Q2OT i T 2合写6.孤立系统的熵增原理 对于孤立系统：dS f上式表明：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小 立系统熵增原理S g 0这一规律称为孤Siso2•湿饱和蒸气（湿蒸气）的干度xm Vm "湿蒸气中干饱和蒸气的质量m w m vm w -湿蒸气中饱和水的质量3.水蒸气的基本热力过程:w P (V 2 V i )w t 0q h 2 h iw U | u 2w th i①q 04. 湿空气：含有水蒸气的空气。

露点：湿空气中的水蒸气分压力P v 对应的饱和温度T d 称为露点温度，简称露点 结露:P 定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，凝结成水 结霜：T d 0 C5. 湿度：湿空气中水蒸气的含量w 0W t v( P ip 2)q u 2 u 1(h 2 h i ) (P 2 P i )vw q uT(S 2 s i )(h 2 h i ) (P 2V 2 P 1V 1)w t q hT6 S ) (h 2 h i )q i Tds T(S 2 s)id-' ft 無苗(¥绝对湿度：1m 3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度，即湿空气vP v湿空气的相对湿度。

s Ps相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强； 相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。

含湿量：在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气的质量，称为湿空气的 含湿量或比湿度。

mv v P s d -——d 0.622— maaP P s第六章1•朗肯循环的净功：在朗肯循环中，每千克蒸汽对外所作出的净功a. 提高吸热平均温度或降低放热平均温度都可以提高循环的热效率b. 为了提高蒸汽动力循环的热效率，应尽可能提高蒸汽的初压和初温，并降低乏 汽压力c. 再热可以增加蒸汽的干度，以便在初温限制下采用更高的初压，从而提高循环 热效率d. 回热循环提高了吸热平均温度，提高了循环热效率 2•内燃机的混合加热循环（萨巴德循环）1- 2:可逆绝热压缩过程； 2- 3:可逆定容加热过程； 3- 4:可逆定压加热过程； 4- 5:可逆绝热膨胀； 5- 1:可逆定容放热过程P vRg,vM v8.5145J/(mol K) --------------- 3 461.518.016 10 3kg/molP s 中水蒸气的密度：饱和湿空气的绝对湿度达到最大值 R g,vT相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度S之比称为W net朗肯循环的热效率为Ws,1 2Ws,3 4W netWs,1 2Ws,3 45 h 2)(h 4 h 3)h1 h 41T5 %T2T4 T3混合加热循环的热效率表达式由上式可见，混合加热循环的热效率与多种因素有关，当压缩比增加、升压比增加以及预胀比减少时，都会使混合加热循环的热效率提高。

3. 定容加热循环（奥图Otto循环）定压预胀比：1汽油机和煤气机的理想循环循环热效率：4•定压加热循环定容升压比：循环热效率：（狄塞尔循环）115.影响内燃机理想循环热效率的主要因素（1）压缩比的影响E \7 t提高压缩比是提高内燃机循环热效率的主要途径之一（2）绝热指数的影响讨—7 |值大小取决于工质的种类和温度（3）升压比当压缩比和预胀比的影响和绝热指数一定时，ua i p\第八章1•热传导（简称导热）：在物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。

2.:材料的热导率（导热系数）：表明材料的导热能力，3.导热热阻：表示物体对导热的阻力，单位为K/WW/(m -K)4•热流密度q: 单位时间通过单位面积的热流量5.热对流：由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现 象AhAh= Ah(t w -t f )称为对流换热热阻，单位为 W/K6. 热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象。

特点：(1)所有温度大于0 K 的物体都具有发射热辐射的能力，温度愈高，发射 热辐射的能力愈强。

发射热辐射时：内热能=》辐射能；(2) 所有实际物体都具有吸收热辐射的能力 物体吸收热辐射时：辐射能 =7内热能 (3) 热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播； (4) 物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的 7. 传热过程的热阻网络第九章1. 温度场：在 时刻，物体内所有各点的温度分布称为该物体在该时刻的温度场。