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工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)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。
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”。
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。
![[工学]工程热力学课件7气体蒸汽流动培训讲学](https://uimg.taocdn.com/7ac03701e97101f69e3143323968011ca300f7dd.webp)
工程热力学（第五版）第6章.水蒸气练习题供参习第6章水蒸汽7．1 本章基本要求理解水蒸汽的产生过程，掌握水蒸汽状态参数的计算，学会查水蒸汽图表和正确使用水蒸汽h -s 图。
掌握水蒸汽热力过程、功量、热量和状态参数的计算方法。
自学水蒸汽基本热力过程(§7-4)。
7．2 本章难点1．水蒸汽是实际气体，前面章节中适用于理想气体的计算公式，对于水蒸汽不能适用，水蒸汽状态参数的计算，只能使用水蒸汽图表和水蒸汽h-s 图。
2．理想气体的内能、焓只是温度的函数,而实际气体的内能、焓则和温度及压力都有关。
3．查水蒸汽h -s 图，要注意各热力学状态参数的单位。
7．3 例题例1：容积为0.63m 的密闭容器内盛有压力为3.6bar 的干饱和蒸汽，问蒸汽的质量为多少，若对蒸汽进行冷却，当压力降低到2bar 时，问蒸汽的干度为多少，冷却过程中由蒸汽向外传出的热量为多少解：查以压力为序的饱和蒸汽表得：1p =3.6bar 时，"1v =0.51056kg m /3 "1h =2733.8kJ /kg蒸汽质量 m=V/"1v =1.1752kg查饱和蒸汽表得：2p =2bar 时，'2v =0.0010608kg m /3 "2v =0.88592kg m /3 '2h =504.7kJ /kg ''2h =2706.9kJ /kg 在冷却过程中，工质的容积、质量不变，故冷却前干饱和蒸汽的比容等于冷却后湿蒸汽的比容即： "1v =2x v或"1v =''22'22)1(v x v x +- 由于"1v ≈''22v x =≈"2"12v v x 0.5763 取蒸汽为闭系，由闭系能量方程 w u q +?=由于是定容放热过程，故0=w所以 1212u u u q -=?=而u =h -pv 故其中：2x h =''22'22)1(h x h x +-=1773.8kJ /kg 则 3.878-=q kJ /kgQ=mq=1.1752?(-878.3) =-1032.2kJ例2：1p =50bar C t 01400=的蒸汽进入汽轮机绝热膨胀至2p =0.04bar 。
第十一章 气体和蒸汽的流动前面论述的在闭系或开系中进行的热力过程基本不考虑流动状况的变化。
在涉及技术功z mg c m W W i t ∆+∆+=221的计算中，往往只关注第一项内部功i W 。
本章讨论简单而特殊的开系－－管道内流动状况发生变化的热力过程，尤其是气体在喷管和扩压管中的流动问题。
在此类问题中，内部功不存在，流动为主要问题。
流体流动状况的变化是以流速变化为标志的。
流速的变化一方面意味着工质外储存能的变化，其与状态变化及能量传递、转化的热力过程有关；另一方面，又与流道尺寸及边界的情况有关。
所以，流速变化是由二者共同决定的。
喷管和扩压管是汽轮机、燃气轮机、叶轮式压气机、引射式压缩器等设备的重要部件。
气体流经喷管和扩压管时速度变化很大，其动能不能忽略（势能往往因变化不大可以忽略）。
若管道不长而流速颇大，工质流经管道的时间极短，故与外界来不及换热，可视作绝热流动。
另外，工程上常见的管道内流体的流动是稳定或接近稳定的。
所以，本章主要研究管道内流体（理想气体或水蒸气）绝热、稳定流动的特性与规律。
11.1 稳定流动的基本方程稳定流动就是不随时间变化的流动过程。
流体在其所流经的任何一个固定点上的全部参数都是确定的，亦即在一定点上流体的p 、v 、T 和流速c 等都是一个与时间无关的定值。
在不同点上这些参数当然可以不同，即使在同一截面上也可以不同。
例如因受管壁的影响，壁面处的流速、温度与管道中心处的有差别。
为使问题简单起见，我们将截面参数均匀化，以平均值为代表，认为同一截面上同一参数的值都相等，各参数只沿管道长度方向或流动方向变化。
只在一个方向上有变化的流动叫做一元流动或一维流动。
下面我们建立一元稳定流动的基本方程。
（1） 连续性方程在稳定流动中，因截面上的各种参数均不变，故一定截面上的流量也不随时间改变。
设管道中任意两个截面1－1和2－2上的流量分别为1m 和2m （s kg /），如图9-1所示。
第一章基本概念与定义1．答:不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定2.答：这种说法是不对的。
工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。
3．答：只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4．答:压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
５.答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。
8.答：（1）第一种情况如图1－1（a)，不作功(2）第二种情况如图1-1（ｂ）,作功（３）第一种情况为不可逆过程不可以在p－ｖ图上表示出来,第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。
9.答:经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。
系统和外界整个系统不能恢复原来状态。
１0.答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态,外界没有变化;若存在不可逆因素,系统恢复到原状态，外界产生变化。
1１.答:不一定。
主要看输出功的主要作用是什么,排斥大气功是否有用。
第二章 热力学第一定律１.答：将隔板抽去,根据热力学第一定律w u q +∆=其中0,0==w q 所以容器中空气的热力学能不变。
生物系统传输过程习题解答工程热力学第一章 热力学第一定律P18 （P23）1-1 解：大气压力a b P p 41.1006583224.133755=⨯=容器中气体的压力barP p a 3065.235.23065141.10065816.11999078.1000241.1006583224.133********.91020==++=+⨯+⨯=1-2 解：大气压力a b P p 41.1006583224.133755=⨯=容器中气体的绝对压力a vb P p p p 97.2066444.7999341.1006583224.13360041.100658=-=⨯-=-=真空表的读数g b v mmH p p p 615)600755(770=--=-=1-3 解：大气压力OmmH O mmH P P mmH p a a g b 2235.1012880665.919.9932519.993253224.133745745=÷==⨯==烟气的真空度a vb av P p p p OmmH P gl gz p 66.9854053.78419.993258080665.953.78453.78430sin 2.080665.9108.030sin 23=-=-==÷==︒⨯⨯⨯⨯=︒⋅=⋅=ρρ1-6 解：气体膨胀所做的功kJ J V V p dV p pdV W V V V V 1801018.0)2.08.0(103.0)(6612112121=⨯=-⨯⨯=-===⎰⎰1-9 解：由已知条件得：JR dRR dR R R pdV W dR R dR R dV R V R KR KD p m P D p K KD p KD p V V R R a 87.2267)0016.0002563.0(102355)2.0225.0(1023554109420109420410750433434107502)/(103754.0101503443225.02.0433225.02.032322333311112121=-⨯⨯=-⨯⨯=⨯=⨯=⨯⨯===⨯==⨯===⨯=⨯===∴=⎰⎰⎰ππππ1-11 解：1.室内向室外每小时传出的热量为)/(33.833)/(3600103)/(10366s kJ s kJ h kJ =⨯=⨯ 2．车间各工作机器产生的热量为 )/(400400s kJ kW = 3．室内电灯所产生的热量为 )/(5510050s kJ kW W ==⨯4．为使车间的温度维持不变，须供给车间的热量+室内机器和电灯产生的热量=向室外传出的热量 即：)/(10542.133.428)/(33.42833.83354006h kJ kW s kJ Q Q ⨯≈===++1-12 解：已知汽化潜热h r ∆=，根据稳定流动能量方程式 t w h q +∆= 而定压过程中0=t w )/(2250kg kJ h q =∆=∴又根据热力学第一定律的解析式)/(47.207153.178225010)001.0763.1(1013252250)()(31212kg kJ v v p q u v v p u w u q =-=⨯-⨯-=--=∆∴-+∆=+∆=- 1-19 解：设水蒸气的质量流量为水蒸气∙m 。
