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工程热力学习题解答-1

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工程热力学课后问题详解

工程热力学课后问题详解

⼯程热⼒学课后问题详解《⼯程热⼒学》沈维道主编第四版课后思想题答案（1~5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b e p p p =+ ()b p p >; b v p p p =- ()b p p <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。

工程热力学习题集(含答案)

工程热力学习题集(含答案)
2
o o
【解】 (1) 若任意温度在牛顿温标下的读数为 TN，而热力学温标上的读数为 T，则：
T / o N − 100 200 − 100 = N 373.15 − 273.15 T/K − 273.15
即
T/K =
故
373.15 − 273.15 (TN / o N − 100) + 273.15 200 − 100
例 2.5 图
5
【解】 以例 2.5 图中入口、开口和开口系组成的闭口系为研究对象，其能量方程为
q = Δu + w = Δu + ∫ pdv = Δ (u + pv ) − ∫ vdp = Δh + wt
2 2 1 1
（a）
以例 2.5 图中虚线包围的开口系为研究对象，其稳定工况的能量和质量方程分别为
⎧ pg,A = pI − p0 ⎪ ⎨ pg,B = pI − pII ⎪p = p − p II 0 ⎩ g,C
解得
⎧ pg,C = pg,A − pg, B = 190kPa ⎪ ⎨ pI = pg,A + p0 = 362.3kPa ⎪ p = p + p = 192.3kpa g,C 0 ⎩ II
(
2
) 中的常数 A、B 的数值。
10 = R0 ⎧ ⎪ 4 ⎨ 14.247 = R0 (1 + 100A + 10 B) ⎪27.887 = R (1 + 446A + 1.989 × 105 B) 0 ⎩
联立求解，可得：
R0 = 10Ω A = 4.32 ×10−3 1/ ℃ B = −6.83 ×10−7 1/ ℃
2 ⎞ ⎛ ⎞ c12 c2 －W +⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 2 = 0 Q h + + gz m h + + gz － sh 1 1 1 2 2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟m 2 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 1 − m 2 = 0 m

工程热力学课后题答案

工程热力学课后题答案

习题及部分解答第一篇 工程热力学 第一章 基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。

2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。

3.用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。

若水柱高mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。

已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算kPap p p p kPaPa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==⨯=⨯==⨯=⨯=4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。

若已知斜管倾角 30=α，压力计中使用3/8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力MPa p b 1.0=，求烟气的绝对压力（用MPa 表示）解：MPaPa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -⨯==⨯⨯⨯==αρMPa p p p v b 0992.0108.7841.06=⨯-=-=-5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。

若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa表示）kPa p gA 155=6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见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）.取图中虚线内空间为系统。

答案略。

7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为mmHg 706。

工程热力学习题解答-1

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第一章 基本概念思 考 题1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？答：不对。

因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力两个因素。

因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会随之变化，而不能保持不变。

2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。

所以两者是不同的。

如对气-液两相平衡的状态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。

反之，均匀系也不一定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。

如对于处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。

3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以二者是有矛盾的。

对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变化，二者必居其一。

但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件地统一在一起了。

这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。

4、“过程量”和“状态量”有什么不同？答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终态完全相同的情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写成全微分。

因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。

习 题1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m ，将其中气体的压力抽至 1000 Pa ，问其真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为 0.1MPa 。

工程热力学 课后习题答案 可打印 第三版 第一章

工程热力学 课后习题答案 可打印 第三版 第一章

pb = 755mm ，求容器中的绝对压力（以 MPa 表示） 。如果容器 ′ = 770mm ，求此时真空表上的读数（以 中的绝对压力不变，而气压计上水银柱高度为 pb
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 ′ = 770mmHg 。则此时真空表上的读数为 若容器中绝对压力不变，而大气压力变为 pb ′ = pb ′ − p = (770 − 155)mmHg = 615mmHg pv
3 3
程中 pV 持不变； （2）过程中气体先循 { p}MPa = 0.4 − 0.5 {V }m3 膨胀到 Vm = 0.6m ，再维持
3
压力不变，膨胀到 V2 = 0.8m 。分别求出两过程中气体作出的膨胀功。
3
解 （1）
W = ∫ pdV = ∫
1
2
2
1
pV V 0.8m3 dV = p1V1 ln 2 = 0.2 × 106 Pa ×0.4m3 × ln = 5.54 × 104 J 0.4m3 V V1
6
（2）A0=4πd =4×3.1416×1m =12.57m
2
2
2
F=A0Δp=A0(pb–p)=12.57 m2×(0.101×106Pa–691.75Pa)=1.261×106N
1-5 用∪型压力计测量容器中气体的压力，在水银柱上加一段水，则得水柱高 1020mm，水银 柱高 900mm， 如图 1-17 所示， 若当地大气压为 755mmHg， 求容器中气体的压力为多少 MPa？ 解：
1-11 测得某汽油机气缸内燃气的压力与容积对应值如下表所示，求燃气在该膨胀过程中所作 的功。 p/MPa V /cm

工程热力学习题答案(全)

工程热力学习题答案(全)

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1-3：212111111262111ln ln 0.50.5100.172ln138.374kJ 0.1v vv pp v p v v p p v w pdv dv v ==⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-4：sin B P gl ρα=+6310sin 0.1100.89.80720010sin30?=99215.44 Pa P B gl ρα-=-=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯３习题1-5：21w pdv =⎰1) p=定值：210.0560.020.71021kJ v v p w dv dv ⨯===⎰⎰；2) pV=定值：216211121110.05ln 0.7100.02ln 12.8kJ 0.02v vvp v v p v w pdv dv v =⨯⨯⨯====⎰⎰　习题1-7：需由热泵向室内提供的热量为：31700001024010019264.43600Q ⨯=-⨯-= w120Q w ε=10219264.4==3.8535Q w ε=kw 习题1-9：1) 512010==3.9773600Q w ε=⨯2) 5210=107360074800Q Q w =--⨯= kJ/h 3) 127.783600Q w == 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。

工程热力学课后答案

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《工程热力学》 沈维道主编 第四版 课后思想题答案（1~5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 b e p p p =+ ()b p p >; b v p p p =- ()b p p <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。

工程热力学习题(第1章)解答

工程热力学习题(第1章)解答

p1=(0.2+0.5×0.6) ×106 =0.5×106Pa
W2 = ∫ p1dV = p1 (V3 − V2 ) = 0.5 × 106 × (0.4 − 0.6) = −0.1× 106 J
2
3
W=W1+W2=-0.11×106-0.1×106=-0.21×106 J 1.7 有一绝对真空的钢瓶，当阀门打开时，在大气压力 pb=1.013×105Pa 的作用下，有容积为 0.5m3 的空气输入钢瓶，求大气 对输入钢瓶的空气所做的功。 解： W=∫pbdV=pbV =1.013×105×0.5=5.065×104 J
6 0.2V 1 + 0.25V 2 × 106 3) W1 = ∫1 pdV = ∫1 (0.2 + 0.5V ) × 10 dV = 1 2 2 2 2 6 6 2 2 = （0.6 − 0.8 ） 0.2 × (0.6 − 0.8) + 0.25 × 10 = −0.11× 10 J
1
1.4 用斜管压力计测量锅炉尾部烟道中的真空度（习题 1.4 图）管子的倾斜角 α=30°，压力计中使用密度 ρ=1.0×103kg/m3 的 水，斜管中液柱长 l=150mm。当地大气压 pb=755mmHg，求尾部烟道中烟气的真空度（以 mmH2O 表示）及绝对压力（用 Pa 表示） 。
解：
倾斜式压力计上读数即烟气的真空度 pv=ρglsin30°=150×10-3m×1.0×103kg/m3×9.81m/s2=150×9.81Pa 而 1Pa = 1 mmH O ，pv=150mmH2O 2
9.81
烟气的绝对压力 p=pb-pv=755×13.595mmH2O/mmHg-150mmH2O=10114.2 mmH2O=0.9922×105Pa 1.5 气缸中封有空气，出态为 p1=0.2MPa，V1=0.8m3，缓慢无摩擦压缩到 V2=0.4m3，试分别求一下过程中环境对气体做出膨 胀功：1）过程中 pV=常数；2）pV2=常数；3）过程中气体按 p=(0.2+0.5V)×106Pa 压缩到 Vm=0.6m3，在维持压力不变，压缩 到 V2=0.4m3。 解： 1） W =

工程热力学课后题答案

工程热力学课后题答案

工程热力学习题解答工程热力学习题解答第1章 基本概念基本概念1-1体积为2L 的气瓶内盛有氧气2.858g，求氧气的比体积、密度和重度。

解：氧气的比体积为3310858.2102−−××==m V v =0.6998 m 3/kg密度为vm V 110210858.233=××==−−ρ=1.429 kg/m 3重度80665.9429.1×==g ργ=14.01 N/m 31-2某容器被一刚性器壁分为两部分，在容器的不同部分安装了测压计，如图所示。

压力表A 的读数为0.125MPa，压力表B 的读数为0.190 MPa，如果大气压力为0.098 MPa，试确定容器两部分气体的绝对压力可各为多少？表C 是压力表还是真空表？表Ｃ的读数应是多少？解：设表A、B、C 读出的绝对压力分别为A p 、B p 和C p 。

则根据题意，有容器左侧的绝对压力为=+=+==125.0098.0gA b A p p p p 左0.223 MPa 又∵容器左侧的绝对压力为gB C B p p p p +==左 ∴033.0190.0223.0gB C =−=−=p p p 左 MPa＜b p∴表C 是真空表，其读数为033.0098.0C b vC −=−=p p p =0.065 MPa 则容器右侧的绝对压力为=−=−=065.0098.0vC b p p p 右0.033 MPa1-3上题中，若表A 为真空表，其读数为24.0kPa，表B 的读数为0.036 MPa，试确定表C 的读数。

解：则根据题意，有容器左侧的绝对压力为=−=−==024.0098.0vA b A p p p p 左0.074 MPa 若表B 为压力表，则容器左侧的绝对压力为gB C B p p p p +==左 ∴038.0036.0074.0gB C =−=−=p p p 左 MPa＜b p∴表C 是真空表，其读数为038.0098.0C b vC −=−=p p p =0.060 MPa 则容器右侧的绝对压力为=−=−=060.0098.0vC b p p p 右0.038 MPa 若表B 为真空表，则容器左侧的绝对压力为vB C B p p p p −==左习题1-2图∴110.0036.0074.0vB C =+=+=p p p 左 MPa＞b p∴表C 是压力表，其读数为098.0110.0b C gC −=−=p p p =0.012 MPa1-4由于水银蒸气对人体组织有害，所以在水银柱面上常注入一段水，以防止水银蒸气发生。

工程热力学习题集及答案(1)

工程热力学习题集及答案(1)

工程热力学习题集及答案一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为 常规 能源和 新 能源。

2．孤立系是与外界无任何 能量 和 物质 交换的热力系。

3．单位质量的广延量参数具有 强度量 参数的性质，称为比参数。

4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 54kpa 。

5．只有 准平衡 过程且过程中无任何 耗散 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、 干饱和蒸汽 和 过热蒸汽 。

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 高 、水蒸气含量越 多 ，湿空气越潮湿。

（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 等于零 为可逆循环。

9．熵流是由 与外界热交换 引起的。

10．多原子理想气体的定值比热容V c = g 72R 。

11．能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。

12．绝热系是与外界无 热量 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 两 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75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 173a KP 。

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，能使系统和外界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 定温 和两个 绝热可逆 过程所构成。

17．相对湿度越 小 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 大 。

（填大、小）18．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 小于零 为不可逆循环。

19．熵产是由 不可逆因素 引起的。

20．双原子理想气体的定值比热容p c = 72g R 。

21．基本热力学状态参数有：（ 压力）、（温度 ）、（体积）。

22．理想气体的热力学能是温度的（单值 ）函数。

工程热力学思考题答案-第一章

工程热力学思考题答案-第一章

第 一 章 基本概念与定义1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。

稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。

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，所以开口系统不可能是绝热系。

对不对，为什么？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.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：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.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？绝对压力计算公式b e p p p =+()e p p >， b e p p p =-()e p p <中，当地大气压是否必定是环境大气压？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.温度计测温的基本原理是什么？答：选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随物体的冷热程度不同有显著的变化。

有两个系统分别和第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。

6.经验温标的缺点是什么？为什么？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.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明答：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。

《工程热力学》部分习题解答

《工程热力学》部分习题解答

640
20
M 28.84 = 0.232 × = 0.209 M o2 32 M 28.84 rN 2 = g N 2 = 0.768 × = 0.791 M N2 28 RT 288.32 × 273 v0 = 0 = = 0.7768m 3 / kg p0 101325 1 1 ρ0 = = = 1.287 kg / m 3 v0 0.7768 ro2 = g o2
ww w.
第二章
kh da
w.
co
m
②按真实比热经验公式计算 由P 26表2 − 3和是空气的定压摩尔比 热与温度的关系为
Mc P = 28.106 + 1.9665 × 10 −3 T + 4.8023 × 10T 2 − 1.9661 × 10 −9 T 3
∴ Q = n ∫ Mc p dT = n ∫ [28.106 + 1.9665 × 10 −3 T + 4.8023 × 10T 2 − 1.9661 × 10 −9 T 3 ]dT
• • •
3 T ( V0 = p1V1 ⋅ 0 = 608 ×10 × 0.5 × 273 = 2.795 Nm 3 ) T1 p0 293 ×101325 由表查得氧的平均比热容：
网
cp cp
640 0 20 0
= 0.9978kJ / kg ⋅ K = 0.9166kJ / kg ⋅ K
→
案
2-19、(1) 理想气体状态方程 mRT mR0T 0.5 × 8314 × 373 p= = = = 19382012.5 Pa = 19.38MPa V MV 16 × 0.005 mRT 0.5 × 518.2 × 373 或p= = = 19328860Pa = 19.33MPa V 0.005

工程热力学课后习题全集

工程热力学课后习题全集

习题提示与答案 第一章 基本概念及定义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0.1MPa ，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。

工程热力学课后题答案

工程热力学课后题答案

习题及部分解答第一篇工程热力学第一章基本概念1.指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：答：压力,温度,位能，热能，热量，功量,密度。

2.指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积,位能,热能,热量，功量,密度。

3.用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水.若水柱高，水银柱高，如图2—26所示.已知大气压力为Hg，试求容器中气体的绝对压力为多少？解：根据压力单位换算4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量,如图2—27所示。

若已知斜管倾角,压力计中使用的煤油，斜管液体长度，当地大气压力，求烟气的绝对压力(用表示）解：5。

一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2—28所示,其中为压力表，读数为，为真空表，读数为。

若当地大气压，求压力表的读数(用表示）6. 试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见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）。

取图中虚线内空间为系统。

答案略.7。

某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量,其读数为.若大气压力为,试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用表示）8。

测得容器的真空度，大气压力，求容器内的绝对压力。

若大气压变为,求此时真空表上的读数为多少？9。

如果气压计压力为，试完成以下计算：（1)。

绝对压力为时的表压力;（2）.真空计上的读数为时气体的绝对压力;(3）.绝对压力为时的相应真空度（）；（4）。

表压力为时的绝对压力(）。

（1)。

；(2）.;(3)。

；(4）。

10。

摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为℃和℃,而华氏温标则相应地取为℉和℉。

试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度所对应的华氏温度。

将水在标准大气压下的冰点值℃,以及沸点值℃代入，得解该二元一次方程组，得:。

从而有当℃时,有11.气体进行可逆过程，满足(为常数），试导出该气体从状态变化到状态时膨胀功的表达式,并在图上定性画出过程线、示出膨胀功.答案：略12。

工程热力学习题解答

工程热力学习题解答

⼯程热⼒学习题解答1. 热量和热⼒学能有什么区别？有什么联系？答：热量和热⼒学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热⼒系通过界⾯与外界进⾏的热能交换量，是与热⼒过程有关的过程量。

热⼒系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；⽽热⼒学能指的是热⼒系内部⼤量微观粒⼦本⾝所具有的能量的总合，是与热⼒过程⽆关⽽与热⼒系所处的热⼒状态有关的状态量。

简⾔之，热量是热能的传输量，热⼒学能是能量？的储存量。

⼆者的联系可由热⼒学第⼀定律表达式、q ⼆du pdv 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热⼒学能的变化。

2. 如果将能量⽅程写为,q =du pdv或、.q ⼆ dh -vdp那么它们的适⽤范围如何？答：⼆式均适⽤于任意⼯质组成的闭⼝系所进⾏的⽆摩擦的内部平衡过程。

因为u = h- pvdu = d （h - pv ） = dh - pdv - vdp 对闭⼝系将 du 代⼊第⼀式得 q = dh - pdv - vdp pdv 即 q = dh - vdp 。

3. 能量⽅程;q =du pdv （变⼤）与焓的微分式dh n du V pv （变⼤）很相像，为什么热量q 不是状态参数，⽽焓h 是状态参数？答：尽管能量⽅程 :q ⼆du ? pdv 与焓的微分式dh =du d pv （变⼤）似乎相象，但两者的数学本质不同，前者不是全微分的形式，⽽后者是全微分的形式。

是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。

对焓的微分式来说，其循环积分： []dh= []du + |Jd （pv ）因为[du ⼆ 0，[d(pv)⼆ 04.⽤隔板将绝热刚性容器分成 A 、B 两部分（图2-13），A 部分装有1 kg⽓体，B 部分为⾼度真空。

将隔板抽去后，⽓体热⼒学能是否会发⽣变化？能不能⽤ 9⼆du ? pdv 来分析这⼀过程？所以因此焓是状态参数。

⽽对于能量⽅程来说，其循环积分:虽然：但是：所以：因此热量q 不是状态参数。

工程热力学课后题答案

工程热力学课后题答案
（3）.设 ，那么过程 和 中系统吸收的热量各为多少？
答案（1）. ；（2）. ；
（2）. ；（4）. 。
7.容积为 的绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-31所示。试问：
（1）.活塞是否对流体做功？
（2）.通过对活塞加压，把流体压力从 提高到 ，热力学能变化多少？焓变化多少？
答案（1）. ；（2）. 。
(1)按定值比热容计算；
(2)按平均比热容直线关系式计算。
解
（1）按定值比热
（2）按平均比热容的直线关系式
12.利用内燃机排气加热水的余热加热器中，进入加热器的排气（按空气处理）温度为 ，出口温度为 。不计流经加热器的排气压力变化，试求排气经过加热器的比热力学能变化，比焓变化和比熵的变化。
(1)按定值比热容计算；
（2）.单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？
（3）.汽轮机的功率为多少？
答案（1）口动能差后 的相对偏差
10.进入冷凝器的泛汽的蒸汽为 ，比焓 ，出口为同压下的水，比焓为 ,若蒸汽流量为 ，进入冷凝器的冷却水温为 ℃，冷却水出口温度为 ℃，试求冷却水流量为多少？水的比热容为 。
1
25
-12
（-46）
-9
（37）
2
-8
（8）
（74）
58
-16
3
（38）
17
-13
（8）
21
4
18
-11
（-22）
7
（29）
6.如图所示，某封闭系统沿 途径由状态 变化到 ，吸入热量 ，对外做功 ，试问：
（1）.系统从 经 至 ，若对外做功 ，则吸收热量是多少？
（2）.系统由 经曲线所示过程返回 ，若外界对系统左贡 ，吸收热量为多少？

工程热力学习题集(含答案)

工程热力学习题集(含答案)
3
氮气
例 2.1 图 【解】
3
以气缸中氮气为研究对象，其状态方程为
pv = Rg T
对于绝热膨胀过程，其状态参数满足以下方程：
pv γ 0 = c
综合以上两式可得
T2 ⎛ p 2 ⎞ =⎜ ⎟ ⎟ T1 ⎜ ⎝ p1 ⎠
于是
γ 0 −1 γ0
⎛ p2 ⎞ T2 = T1 ⎜ ⎜p ⎟ ⎟ ⎝ 1⎠
2
o o
【解】 (1) 若任意温度在牛顿温标下的读数为 TN，而热力学温标上的读数为 T，则：
T / o N − 100 200 − 100 = N 373.15 − 273.15 T/K − 273.15
即
T/K =
故
373.15 − 273.15 (TN / o N − 100) + 273.15 200 − 100
即
2 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ c12 c2 ⎜ ⎟ ⎜ q－wsh + ⎜ h1 + &#z 2 ⎟ ⎟=0 2 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
上式可变为
1 2 ⎡ ⎤ q = Δh + ⎢ wsh + c 2 − c12 + g (z 2 − z1 )⎥ 2 ⎣ ⎦
忽略闭口系入口和出口处的热交换，则由式（a）和式（d）进行比较可得
(
2
) 中的常数 A、B 的数值。
10 = R0 ⎧ ⎪ 4 ⎨ 14.247 = R0 (1 + 100A + 10 B) ⎪27.887 = R (1 + 446A + 1.989 × 105 B) 0 ⎩
联立求解，可得：
R0 = 10Ω A = 4.32 ×10−3 1/ ℃ B = −6.83 ×10−7 1/ ℃

工程热力学期末复习题1答案

工程热力学期末复习题1答案
mW
T
f
2.
Smcln0.360.42ln＝-0.1918kJ/K
mmT
m
1060m
T
298.1f
Smcln9.04.187ln＝0.3939kJ/K
wwwT
295w
SisoSS＝0.2021 kJ/K
mW
3．在两个恒温热源间工作的某动力循环系统，其高温热源温度=1000K低温热
源温度=300K。循环中工质吸热过程的熵变Δs1=1.0kJ/(kgK·)，吸热量
14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。
15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。
16．实际气体绝热节流后温度一定下降。
17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。
18.不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；
19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。
度的降低，即通过提高初态压力提高热效率，而再热循环较基本循环的热效率并
不一定提高。
10.画图分析新蒸汽参数对基本朗肯循环的热效率有和影响？
14答：初温T1对热效率的影响：初温由T1提高到T1a的T—s图。初压p1和背压p2
不变，由图看到，提高初温可提高循环的平均吸热温度(由T1提高到T1a)，从而提
即还是能实现
13.p0=1.0MPa，t0=20oC的空气可逆绝热流经渐缩喷管，在喷管截面F为0.003平
方米处的气流马赫数为0.7，若背压为0.25MPa，试求F截面处空气的温度及流速，
喷管出口截面积A2及空气出口流速，空气比定压热容为cp=1004J/(kg K)。
15.解：在截面F处，面积AF=0.003

工程热力学习题答案

工程热力学习题答案

3-16： 0.13 kJ/K 3-17： 35 kJ 3-18： （2） cm

TA TB

2
TA TB ； （3） cm ln
4TATB
2
第四章 4-2： 4-3： 4-4： 4-5： 4-6： 4-7： 4-8： 4-9： 4-10： 4-11： 4-12： 4-13： 4-14： 4-15： 第五章 5-3： 5-4： 5-5： 5-6： 5-8： 5-9： 0.15 kg （1）95.3℃； （2）8.2×10-3 kg 6.85 kg；0.627 MPa 1.068×105 m3/h 27.93 kg/kmol （1）612.3 kJ； （2）713.9 kJ 558 kJ/kg 285.86 kJ；400.21 kJ； 293.53 kJ；407.9 kJ -595.8 kJ；-765.9 kJ；0.322 kJ/K （1）8.14×103 kJ；1.14×104 kJ； （2）8.97×103 kJ；1.23×104 kJ； （3）8.95×103 kJ；1.22×104 kJ； （4）6.66×103 kJ；9.91×103 kJ （1）93.46 kJ/min；130.85 kJ/min；0.4503 kJ/(K·min) （2）91.58 kJ/min；129.44 kJ/min；0.446 kJ/(K·min) （1）-147.19 kJ/kg；-205.82 kJ/kg；-0.4597 kJ/kg·K （2）-150.81 kJ/kg；-209.68 kJ/kg；-0.4683 kJ/kg·K （1）441.76 kJ/kg； （2）0.04218 kJ/kg·K；12.65 kJ/kg； （3）472.04 kJ/kg 3 O 2 ：7.6%；N 2 ：53.6%；CO 2 ：38.8%； 0.189 m /kg

工程热力学课后题答案.

工程热力学课后题答案.

习题及部分解答第一篇 工程热力学 第一章 基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量： 答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。

2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。

3.用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。

若水柱高mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。

已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算kPap p p p kPaPa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==⨯=⨯==⨯=⨯=4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。

若已知斜管倾角 30=α，压力计中使用3/8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力MPa p b 1.0=，求烟气的绝对压力（用MPa 表示）解：MPaPa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -⨯==⨯⨯⨯==αρMPa p p p v b 0992.0108.7841.06=⨯-=-=-5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为kPa 110，B 为真空表，读数为kPa45。

若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa表示）kPa p gA 155=6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见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）.取图中虚线内空间为系统。

答案略。

7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为mmHg 706。

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第一章 基本概念
思 考 题
1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？
答：不对。

因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力
两个因素。

因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会
随之变化，而不能保持不变。

2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系
答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交
换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系
在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。

所以两者是不同的。

如对气-液两相平衡的状
态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。

反之，均
匀系也不一定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。

如对于处于平衡状态
下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作
用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。

3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？
答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被
破坏，所以二者是有矛盾的。

对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变
化，二者必居其一。

但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件
地统一在一起了。

这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以
使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。

4、“过程量”和“状态量”有什么不同？
答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全
微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终
态完全相同的情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写
成全微分。

因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。

习 题
1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m ，将其中气体的压力抽至 1000 Pa ，问其
真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为 0.1MPa 。

[解]：(1) 6(0.110Pa 1000Pa)/133.3224742.56mmHg v b p p p =-=⨯-=
(2) 26()1(0.110Pa 1000Pa)99000N
b F A P A P
P m =∆=-=⨯⨯-=
1-2试确定表压为0.01MPa时U型管压力计中液柱的高度差。

(1)U 型管中装水，其密度为1000kg/m 3；
(2)U 型管中装酒精，其密度为789kg/m 3。

[解]： 由（1-6）式，Pg=g z ，得到z=g P g (1) 630.0110Z 1.01971019.7109.80665g
P m mm g ρ⨯∆====⨯水水 (2) 6
0.0110Z 1.24941292.47899.80665
g P m mm g ρ⨯∆====⨯酒精酒精 此题目的目的是练习如果通过U 型管压力计的液柱高度差计算表压力。

1-3 用U 型管测量容器中气体的压力。

在水银柱上加一段水图(1-12)，测得水
柱度850mm ，汞柱度520mm 。

当时大气压力为755mmHg ，问容器中气体的绝对压
力为若干？
[解] ： 水柱高，汞柱高级大气压力之间之和即为容器中气
体的绝对压力，但各种压力单位要经过换算。

bar
Pa B
P P P Hg O H 7832.11783203224.133)955520(806375.98502==⨯++⨯=++=
图1-12 1-4 用斜管式压力计测量锅炉管道中烟气的真空度。

管子的倾角30α=，压力
计中使用密度为800Kg/m 3的煤油。

倾管中液柱长度为l=200mm 。

当时大气压力
B=745mmHg ，问烟气的真空度为若干毫米汞柱？绝对压力为若干毫米汞柱？
[解]： (1) 根据式(1-6)式有
(2) 根据(1-5)式有
3
745784.575006210739.12v P B P mHg -=-=-⨯⨯= 此题目的练习真空度，绝对压力，表压之间的关系及压力单位之间的换算关系。

1-5 气象报告中说，某高压中心气压是1025毫巴。

他相当于多少毫米汞柱？它
比标准大气压高出多少毫巴？
[解] ：1025 1.025 1.025750.062768.81P mbar bar
mmHg ===⨯=
768.81760=8.81mmHg=8.81/0.750062=11.75mbar P P P ∆=-=-标准 或
P P P 1.025 1.013250.01175bar 11.75mbar ∆=-=-==标准
此题目的练习压力单位换算
V 2P g l sin308009.806650.20.5=784.5Pa=80mmH O
ρ==⨯⨯⨯图 1-13
1-6 有一容器，内装隔板，将容器分成A 、B 两部分 (图
1-14)。

容器两部分中装有不同压力的气体，并在A 的不
同部位安装了两个刻度为不同压力单位的压力表。

已测
得1、2两个压力表的表压依次为 9.82 at 和 4.24
atm 。

当时大气压力为 745 mmHg 。

试求A 、B 二部分中气
体的绝对压力 (单位用MPa)。

[解]： 61745mmHg 133.332410MPa 9.82at 0.0098065MPa
0.0983MPa 0.963MPa
1.0623MPa
A b g P P P -=+=⨯⨯++=+=
2A g B P P P =+ 2 1.0623MPa 4.24atm 0.10325MP
=0.6327MPa B A g P P P ∴=-=-⨯
1-7 从工程单位制水蒸气热力性质表中查得水蒸汽在500C ,100at 时的比容和比焓为：V=0.03347m 3/Kg, h=806.6Kcal/Kg 。

在国际单位制中，这时水蒸汽
的压力和比内能各为若干?
[解]：在国际单位制中，这时水蒸汽的压力为： P=100 9.80665 104=9806650Pa=9.80665MPa
由焓的表达式 h u Apv =+得u h aPv =-
4806.6-100 10 0.03347/426.936
=728.30kcal/kg =728.30 4.1868
3049.25/u h APv
kJ kg
=-=⨯= 或
此题目的练习工程制与国际制的单位换算。

1-8 摄氏温标取水在标准大气压力下的冰点和沸点分别为0C 和100C ，而华氏温标则相应地取为32F 和212F 。

试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度(0K 或-273.15C )所对应的华氏温度。

[解]：设以c t 表示摄氏温度，F t 表示华氏温度。

根据摄氏和华氏两种温标的冰点和沸点的取法，可知两者温度之间存在着线性换算关系。

假设 F c t at b
=+ 图1-14
-3
806.6 4.1868-9806500.0334710=3048.84kJ/kg u h Pv =-=⨯⨯⨯
则对冰点可得： 32=0+b
对沸点可得： 212=a ⨯100+b
所以： 9325
F c t t =
+ 或 5(32)9
c F t t =- 当273.15C C t =-（即0 K ）时，9(273.1532)459.67F 5
F t =-+=- 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。