The problems of the second law
1 The solar energy flux is about 4J cm2/min. in no focusing collector the surface temperature can
reach a value of about 900℃. If we operate a heat engine using the collector as the heat source and
a low temperature reservoir at 25℃, calculate the area of collector needed if the heat engine is to
produce 1 horse power. Assume the engine operates at maximum efficiency. (2.1)
Solution)(664.0)(74660104273900)25900(24mSWtWPStQTTTWHHLH
2 A refrigerator is operated by 0.25 hp motor. If the interior of the box is to be maintained at -20℃
ganister a maximum exterior temperature of 35℃, what the maximum heat leak (in watts) into the
box that can be tolerated if the motor runs continuously? Assume the coefficient of performance is
75% of the value for a reversible engine. (2.2)
课后思考题及习题答案
思考题1-2：
否，
闭口是说没有物质交换
绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能，所以不是孤立系统。
思考题1-7：
否，稳定但不平衡，平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡，显然铁棒上各点
的温度并不相同，即存在热的不平衡
习题1-3：
2
1211111
12
6211
1lnln
0.50.5100.172ln138.374kJ
0.1v
vvppvpv
vppvwpdvdv
v
习题1-4：
sinBPgl
6310sin0.1100.89.80720010sin30?=99215.44 PaPBgl３
习题1-5：
2
1wpdv
1) p=定值：2
10.056
0.020.71021kJv
vpwdvdv；
2) pV=定值：
2
16211
1211
10.05ln0.7100.02ln12.8kJ
0.02v
vvpv
vpv
wpdvdv
v
习题1-7：
需由热泵向室内提供的热量为： 3
1700001024010019264.4
3600Q w
12
0Q
w
10
219264.4==3.853
5Qw
kw
习题1-9：
1) 5
12
010==3.97
73600Q
w
2) 5
210=107360074800QQw kJ/h
3) 127.78
3600Qw kw
思考题2-5：
甲与乙的看法都是错误的。首先依题意可知，如果瓶内氧气压力要减少一半，相
应的质量也会减少一半。
对于甲的看法：虽然每次抽出的氧气体积不变，但是由于每抽气一次均会导致气
瓶中的压力会有所有下降，每次抽出来的氧气质量也是不同的，甲的错误就在于
认为每次抽出的来氧气质量会相同。
而对于乙的看法：乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍，压力就会减半，但是在抽
气过程中，瓶内氧气的质量是在改变的，因此其结论也是错误的。
所抽次数的求解如下：
工程热力学习题集
一、填空题
1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。
2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。
3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。
4．测得容器的真空度48VpKPa，大气压力MPapb102.0，则容器内的绝对压力为 。
5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。
6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。
7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少）
8．克劳修斯积分/QT 为可逆循环。
9．熵流是由 引起的。
10．多原子理想气体的定值比热容Vc 。
11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。
12．绝热系是与外界无 交换的热力系。
13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。
14．测得容器的表压力75gpKPa，大气压力MPapb098.0，则容器内的绝对压力为 。
15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。
16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。
HW #1
2.15
A water skier does not sink too far down in the water if the speed is high enough. What makes that
situation different from our static pressure calculations?
2.42
A valve in a cylinder has a cross sectional area of 11 cm2 with a pressure of 735 kPa inside the
cylinder and 99 kPa outside. How large a force is needed to open the valve?
2.54
A steel tank of cross sectional area 3m2 and 16m tall weighs 10 000 kg and it is open at the top.
We want to float it in the ocean so it sticks 10 m straight down by pouring concrete into the
bottom of it. How much concrete should I put in?
2.72
A pipe flowing light oil has a manometer attached as shown in Fig. P2.72. What is the absolute
pressure in the pipe flow?
2.77
A piece of experimental apparatus is located whereg= 9.5 m/s2+ and thetemperature is 5°C. An
