工程热力学习题课1

格式：ppt
大小：2.81 MB
文档页数：19

下载文档原格式

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

工程热力学习题(1)

3.门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面，感到凉爽。于是有人想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的，请问这种方法可行吗？在门窗紧闭的房间内安装空调后能使房间温度降低，这又是为什么呢？
答：门窗紧闭的房间视为与外界没有热量交换，可看作是绝热闭口系。当系统内部电冰箱运转时，有电功输入系统，即W为负值。因此按照闭口系能量方程有：
0UW
因此，△U为正值，即温度升高，不能达到降温的目的。
房间内安装空调器后，虽然门窗仍然紧
闭，但是由于空调器安装在窗上，通过边界向大气环境散热，此时的房间不再是绝热的，而是向外界放热，所以Q为负值。室内空调器仍旧有电功W输入系统， W为负值。
由闭口系能量方程:
QUW UQW
由于Q的绝对值大于W的绝对值，所以 △U＜0，即空气温度降低。
方程Q=△U+W，这里Q=0，W=0，
所以△U=0。即：
UAUB0
m A c V T T A m B c V T T B 0
p R AV A A TTTAp R BV B B TTTB0
TTATBpAV pA AV TB A ppB BV VB BTA
p mR m T A m B R T p A V A p B V B
答：由热力学第一定律：Q=△U+w,因为刚性容器绝热，所以Q=0，空气自由膨胀不作功，即w=0，因此，△U=0，即空气的热力学能保持不变。
若隔板上开有一个小孔，取B为热力系 2 f2 g2 zm ou th 1 c 2 2 f1 g1 z m in W i
(3)第一种情况是不可逆过程，所以从初态变化到终态不能在p-v图上表示；第二种情况是准平衡过程，所以可以用实线在p-v图上表示。

(完整版)工程热力学习题册有部分答案

第一篇工程热力学第一章基本概念及气体的基本性质第二章热力学第一定律一、选择题3、已知当地大气压P b , 真空表读数为Pv , 则绝对压力P 为（a ）。

(a) P=P b -Pv （b ）P=Pv -P b （c ）P=P b +Pv4、.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( b )A.真空p v=0.08MpaB.表压力p g=0.08MPaC.真空p v=0.28MpaD.表压力p g=0.28MPa5、绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa间的关系为( d )A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=06、气体常量R( d )A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关7、适用于（ c ）(a) 稳流开口系统(b) 闭口系统(c) 任意系统(d) 非稳流开口系统8、某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（c ）正确。

(a) ds ＞δq/T （b ）ds ＜δq/T （c ）ds=δq/T9、理想气体1kg 经历一不可逆过程，对外做功20kJ 放热20kJ ，则气体温度变化为（b ）。

(a) 提高（b ）下降（c ）不变10、平衡过程是可逆过程的（b ）条件。

(a) 充分（b ）必要（c ）充要11、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的（ a ）(a) 膨胀(b) 压缩(c) 凝结(d) 加热13、经历一不可逆循环过程，系统的熵（ d ）(a) 增大（b ）减小（c）不变（d ）可能增大，也可能减小14、能量方程适用于（ d ）(a) 只要是稳定流动，不管是否为可逆过程（b）非稳定流动，可逆过程(c) 非稳定流动，不可逆过程(d) 任意流动，任意过程15、理想气体可逆绝热过程中的技术功等于（a ）(a) －△ h （b ）u 1 -u 2 （c ）h 2 -h 1 （d ）－△ u16、可以通过测量直接得到数值的状态参数（ c ）(a) 焓(b) 热力学能(c) 温度(d) 熵18、若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的△S 必( b )可逆过程△S。

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。

清华大学工程热力学习题课

工程热力学课程习题第一章1-1 试将1物理大气压表示为下列液体的液柱高(mm)，(1) 水，(2) 酒精，(3) 液态钠。

它们的密度分别为1000kg/m3，789kg/m3和860kg/m3。

1-4 人们假定大气环境的空气压力和密度之间的关系是p=cρ1.4，c为常数。

在海平面上空气的压力和密度分别为1.013×105Pa和1.177kg/m3，如果在某山顶上测得大气压为5×104Pa。

试求山的高度为多少。

重力加速度为常量，即g=9.81m/s2。

1-7如图1-15 所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa，表B读数为170kPa，表示室Ⅰ压力高于室Ⅱ的压力。

大气压力为760mmHg。

试求(1) 真空室以及Ⅰ室和Ⅱ室的绝对压力；(2) 表C的读数；(3) 圆筒顶面所受的作用力。

图1-151-8 若某温标的冰点为20°，沸点为75°，试导出这种温标与摄氏度温标的关系(一般为线性关系)。

1-10 若用摄氏温度计和华氏温度计测量同一个物体的温度。

有人认为这两种温度计的读数不可能出现数值相同的情况，对吗？若可能，读数相同的温度应是多少？1-14一系统发生状态变化，压力随容积的变化关系为pV1.3=常数。

若系统初态压力为600kPa，容积为0.3m3，试问系统容积膨胀至0.5m3时，对外作了多少膨胀功。

1-15气球直径为0.3m，球内充满压力为150kPa的空气。

由于加热，气球直径可逆地增大到0.4m，并且空气压力正比于气球直径而变化。

试求该过程空气对外作功量。

1-16 1kg气体经历如图1-16所示的循环，A到B为直线变化过程，B到C为定容过程，C到A为定压过程。

试求循环的净功量。

如果循环为A-C-B-A则净功量有何变化？图1-16第二章2-2 水在760mmHg下定压汽化，温度为100℃，比容从0.001m3/kg增加到1.1763m3/kg，汽化潜热为2250kJ/kg。

清华大学工程热力学习题课

工程热力学课程习题第一章1-1 试将1物理大气压表示为下列液体的液柱高(mm)，(1) 水，(2) 酒精，(3) 液态钠。

它们的密度分别为1000kg/m3，789kg/m3和860kg/m3。

1-4 人们假定大气环境的空气压力和密度之间的关系是p=cρ1.4，c为常数。

在海平面上空气的压力和密度分别为1.013×105Pa和1.177kg/m3，如果在某山顶上测得大气压为5×104Pa。

试求山的高度为多少。

重力加速度为常量，即g=9.81m/s2。

1-7如图1-15 所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa，表B读数为170kPa，表示室Ⅰ压力高于室Ⅱ的压力。

大气压力为760mmHg。

试求(1) 真空室以及Ⅰ室和Ⅱ室的绝对压力；(2) 表C的读数；(3) 圆筒顶面所受的作用力。

图1-151-8 若某温标的冰点为20°，沸点为75°，试导出这种温标与摄氏度温标的关系(一般为线性关系)。

1-10 若用摄氏温度计和华氏温度计测量同一个物体的温度。

若系统初态压力为600kPa，容积为0.3m3，试问系统容积膨胀至0.5m3时，对外作了多少膨胀功。

1-15气球直径为0.3m，球内充满压力为150kPa的空气。

由于加热，气球直径可逆地增大到0.4m，并且空气压力正比于气球直径而变化。

试求该过程空气对外作功量。

1-16 1kg气体经历如图1-16所示的循环，A到B为直线变化过程，B到C为定容过程，C到A为定压过程。

试求循环的净功量。

如果循环为A-C-B-A则净功量有何变化？图1-16第二章2-2 水在760mmHg下定压汽化，温度为100℃，比容从0.001m3/kg增加到1.1763m3/kg，汽化潜热为2250kJ/kg。

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。

工程热力学习题课1 第一章基本概念

答：C。孤立系虽与外界无质量及能量交换，但系统内可以发生状态变化，从不平衡趋向平衡，唯有已经达到平衡态的孤立系内工质的状态参数不能发生变化；功是过程量，除系统的初、终状态还与中间过程有关，在相同的初、终状态之间可能有很多中间过程不同的可逆过程；热量是越过边界传递的能量，所以即使是同种物质、质量相同，温度不同，也只能说它们的热力学能不同；工质经过不可逆过程后，只要花费代价总是可以回复到原来状态的。
w FL pb AL pb (v2 v1 )
这个功只可能是由气体作出，虽然结果一样，但两个解题过程基于的概念不一样，前者是错误的。
例4 有下列说法，正确的是_______ A. 孤立系统内工质的状态不能发生变化 B.系统在相同的初、终状态之间的可逆过程中做功相同 C.经过一个不可逆过程后，工质可以回复到原来的状态 D.质量相同的物体A和B，因TA>TB，所以物体 A具有的热量较物体B为多
w pdv pb (v2 v1 )
1 2
对不对？为什么？
图3
解：本例中气体膨胀过程是在有限压差下进行的，虽然气体最终又达到平衡状态，但在这两个平 2 衡态之间经历的状态是无法描述，因此用 w 1 pdv 计算过程功是错误的。考虑到气体膨胀后是体积增大，把活塞上推了L，所以功为
V1 1m 23.92kg 3 v1 0.0418m / kg
所以
p2 p1 (V2 V1 ) 398.3kPa 298.3kPa / m3 (2m3 1m3 ) 696.6kPa
（2）由于汽缸容积从2m3起，两支弹簧同时作用于活塞，所以线段2-3的斜率是1-2的两倍，即
p3 p2 2 , V3 V2 V3 V2 p3 p2 1200kPa 696.6kPa 2m3 2 2 298.3kPa / m3

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。

工程热力学习题课

4
例3．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？
不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。例4.有人认为开口系统内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？
不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。
（ ×）
（5）气体膨胀时一定对外作功；
（× ）
8
第二章气体的热力性质
9
例1.气体的摩尔体积Vm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 0.022414m3/mol？
气体的摩尔体积Vm不因气体的种类而异。所处状态发生变化，气体的摩尔体积也随之发生变化。任何气体在标准状态（p=101325Pa，T=273.15K）下摩尔体积是 0.022414m3/mol。在其它状态下，摩尔体积将发生变化。
5
例5．经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态？经历一个不可逆过程后，系统可以恢复原来状态，它将导致外界发生变化。包括系统和外界的整个大系统不能恢复原来状态。
可逆过程：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。
热量不可能从低温热源传向高温热源；
（× ）
稳定流动系统与外界交换的功和热量相等且不随时间而变。（×）
稳定流动系统进出口工质的状态相同。
（×）
任何气体经过绝热节流后，温度必然降低。
（ ×）
绝热节流的温度效应可用一个偏导数来表征，这个量称为焦耳－汤姆

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。

清华大学工程热力学习题课

工程热力学课程习题第一章1-1 试将1物理大气压表示为下列液体的液柱高(mm)，(1) 水，(2) 酒精，(3) 液态钠。

它们的密度分别为1000kg/m3，789kg/m3和860kg/m3。

1-4 人们假定大气环境的空气压力和密度之间的关系是p=cρ1.4，c为常数。

在海平面上空气的压力和密度分别为1.013×105Pa和1.177kg/m3，如果在某山顶上测得大气压为5×104Pa。

试求山的高度为多少。

重力加速度为常量，即g=9.81m/s2。

1-7如图1-15 所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa，表B读数为170kPa，表示室Ⅰ压力高于室Ⅱ的压力。

大气压力为760mmHg。

试求(1) 真空室以及Ⅰ室和Ⅱ室的绝对压力；(2) 表C的读数；(3) 圆筒顶面所受的作用力。

图1-151-8 若某温标的冰点为20°，沸点为75°，试导出这种温标与摄氏度温标的关系(一般为线性关系)。

1-10 若用摄氏温度计和华氏温度计测量同一个物体的温度。

若系统初态压力为600kPa，容积为0.3m3，试问系统容积膨胀至0.5m3时，对外作了多少膨胀功。

1-15气球直径为0.3m，球内充满压力为150kPa的空气。

由于加热，气球直径可逆地增大到0.4m，并且空气压力正比于气球直径而变化。

试求该过程空气对外作功量。

1-16 1kg气体经历如图1-16所示的循环，A到B为直线变化过程，B到C为定容过程，C到A为定压过程。

试求循环的净功量。

如果循环为A-C-B-A则净功量有何变化？图1-16第二章2-2 水在760mmHg下定压汽化，温度为100℃，比容从0.001m3/kg增加到1.1763m3/kg，汽化潜热为2250kJ/kg。

工程热力学习题课1

状态参数，当环境状态一定时，其值取决于工质的流动状态。稳定流动系统从一个状态变化到另一个状态过程中所能提供的最大有用功等于两个状态焓有效能之差。
有效能方程
输入系统的有效能+系统有效能的减少= 完成的有用功+有效能损失
exq + (ex1 − ex 2 ) = we + el
对封闭系统
exq + (exu1 − exu 2 ) = we + el
工程热力学习题课
5-6章
有效能定义：有效能定义：系统由任意状态经可逆过程变化到给定环境状态相平衡时所做的最大理论功。与其概念相反的，凡一切不能转换为火用的能量称为火无。
能量=有效能无效能能量有效能+无效能有效能
约束条件：1）以给定的环境为基准，在该环境下有效能的值为零； 2）做功过程是完全可逆过程，这样才能获得理论功； 3）过程中除环境外，无其他热源或功源参与作用，这样才能使获得的功全部是由给定状态下物质的能量转换来的。
故
wt max = 691.91 − 194.65 = 497.26(kJ / kg ) ∆c 2 ws max = wt max − = 502.01(kJ / kg ) 2
4）过程中的佣损失为
el = ws max − ws = 502.01 − 470.05 = 31.96kJ / kg
或
el = T0 ( s2 − s1 ) T2 p2 = T0 (c p ln − R ln ) T1 p1 = 31.96(kJ / kg )
（3）循环的理论热效率为：
3600(P − P ) 3600P T P ηt = ≈ • T = 0.37 = 37% • Q1 Q1

工程热力学第1-5章习题课

hi dmi

d mu
hi mi m2u2 m1u1 m2u2 mi m2 305.3 hi u2 即 T2 423.99K 150.84 C 0.72 pV 40 105 1 由 m 32.87kg RgT 287 423.99 或流入：hinδmin 流出： 0 hin u hin u δm 0 内增：u δm
cV
t2 t1
cp
Rg 0.8134kJ/(kg K)
t2 t1 t2 t1
u cV h c p
t 732.1kJ/kg qV t 990.4kJ/kg q p
定比热: 平均比热直线 :
Δu=646.2kJkg; Δh=904.5kJ/kg Δu=729.9kJkg; Δh=988.1kJ/kg
1 1.67
1.67 1 1.67
144.26K
p1 3 6.11MPa V2 V1 2m p2 1MPa

1
5.906m3
T3 T2 144.26K p3
V3 V1 2m3
500mol 8.314J/(mol K) 144.26K 299855Pa 3 2m
若m=0.1kg，缸径=0.4m ，空气 ukJ/kg 0.72 T K
求：过程加热量Q
解： Q U W
U mu2 u1 0.72mT2 T1
可以求出；
W ?
W pdV
1 2
据题意
K p pb x A
dV Adx
K 2 W x Adx Apb x 2 x1 x 2 x12 x1 2 K 2 K ? ?，x ? X2 ? pb V2 V1 x 2 x12 K 2 2

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。

工程热力学习题集(含答案)

F = Κx
力平衡为
p2 = pb + F / A = pb + Κx2 / A
故
x2 = ( p2 − pb ) A / Κ = (0.3039 − 0.1013) × 106 /(1× 105 ) = 0.2026m
气体所作的功为
W = W大气 + W弹簧 = pb ΔV +
1− 2
∫ Κxdx
1 典型题解
) 【例 1.1】气体常量 Rg ( A. 与气体种类有关，与状态无关； B. 与状态有关，与气体种类无关； C. 与气体种类和状态均有关； D. 与气体种类和状态均无关。【解】A。气体常数只与气体的种类有关，而与状态无关。【例 1.2】闭口系统、开口系统和孤立系统有何区别和联系？孤立系统在实际中存在吗？试举例说明。【答】闭口系是与外界无物质交换的系统。开口系是与外界有物质交换的系统。孤立系是与外界无任何相互作用的系统，即既没有物质交换也没有能量交换。绝热密闭容器内的气体就可以看成是一个孤立系。【例 1.3】若容器中气体的绝对压力保持不变，压力比上的读数会改变吗？为什么？【答】会改变。因为环境压力可能会发生改变。【例 1.4】有一用隔板分开的刚性容器，两边盛有压力不同的气体，为测量压力，共装有 A、B、 C 压力表，如图 1-5 所示。A 表读数为 4bar，B 表读数为 1.5bar，大气压力为 1bar，求 C 表读数为多少？
在这一膨胀过程中，容积变为
γ 0 −1 γ0
⎛ 0.2 ⎞ = (273 + 50 ) × ⎜ ⎟ ⎝ 0.5 ⎠
1/ γ 0
1.4 −1 1.4
= 248.6 (K )
⎛ p1 ⎞ V2 = V1 ⎜ ⎟ ⎜p ⎟ ⎝ 2⎠

工程热力学习题课

一、名词解释（共30分，每题6分）1、真空度2、技术功3、热力学第二定律（克劳修斯说法）4、背压5、总能二，概念题(7*10=70)1，在不可逆绝热的喷管流动中温度和压力的变化，并在T-S图上表示出来。

2，在p-v图表示技术功，膨胀功和流动功的相互关系。

3、对热力学第二定律的两种表述，证明违反克劳休斯表述就违反开尔文表述。

4、有人提出一个循环1-2-3-1，其中1-2为可逆定温吸热过程，2-3为可逆绝热膨胀过程，3-1为不可逆绝热过程，1、2、3分别为三个平衡态，判断此循环能否实现？为什么？5. 试画出压气机两级压缩中间冷却的p-V 图,并表示出与单级压缩相比少消耗的功量。

6. 试写出卡诺循环的组成和循环热效率计算公式。

通过此公式得出什么重要结论？7. 在p-v图及T-s图上画出空气的n=1.2的膨胀过程1-2和n=1.6的压缩过程1-3，并确定过程1-2和1-3中功和热量的正负号及初终态热力学能的变化。

1. 已知当地大气压P b , 压力表读数为P e , 则绝对压力P 为（）。

（a ）P=P b -P e （b ）P=P e -P b （ c ）P=P b +P2.准静态过程满足下列哪一个条件时为可逆过程（）。

（a ）做功无压差（ b ）传热无温差（ c ）移动无摩擦3. A 点是海平面某点，B 点是高原上一点，试问A 、B 处哪点沸水温度高（）(a)A 点（ b ）B 点（c ）同样高4.工质进行了一个吸热、升温、压力下降的多变过程，则多变指数（）(a) 0<n <1 （ b ）0<n <k （ c ）n>k5. 适用于（）(a) 稳流开口系统(b) 闭口系统(c) 任意系统(d) 非稳流开口系统6. 闭口系统工质经历不可逆变化过程，系统对外作功20kJ,与外界换热-20 kJ，则系统熵变为。

A、增加B、减少C、不变D、不能确定1.热力系统的边界可以是固定的，也可以是移动的；可以是实际存在的，也可以是假想的。

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/ ℃

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

3. 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）不能在坐标图上以实线表示此过程，因为不是准静态过程。
2
n 1
得：
T2 60 273 ln T1 300 273 n 1 1 1.494 V1 1 ln ln V2 3 ln
由多变过程计算功公式： W m 故
Rg
1 Rg (T1 T2 ) 100 kJ n 1
W (n 1) 100(1.494 1) 0.1029kJ/( kg K) m(T1 T2 ) 2(573 333)
Rg
cp=cv· k=0.1666×1.6175=0.2695kJ/(kg· K)
解法2：根据热力学第一定律
Q U W 求得： U Q W 80kJ
U mcv T
c p cv Rg
由此求的cp，cv。
13
6. 容器中盛有温度为150 ℃的4 kg水和0.5 kg水蒸气。现对容器加热，工质所得热量Q=4000 kJ。试求容器中工质热力学能的变化和工质对外作的膨胀功。（设活塞上的作用力不变，活塞和外界绝热，并与器壁无摩擦。）
2.求总熵变△S ：
例4.一刚性绝热容器由一隔板分为容积相等的A、B两部分，每一部分容积为0.01m3。其中A是温度为40℃、压力为4bar的空气；B是温度为20℃，压力为 2bar的空气。当抽出隔板后，空气混合达到热力平衡，求混合过程中空气熵的变化量。（忽略隔板体积）。
T可求出。
S可求出。
15
8. 两端封闭而且具有绝热壁的气缸，被可移动、无摩擦、绝热的活塞分为体积相同的A、B两部分，其中各装有同种理想气体1 kg。开始时，活塞两边的压力和温度相同，分别为0.2 Mpa、 20 ℃。现通过A腔气体内的一个加热线圈对A腔气体缓慢加热，则活塞向右缓慢移动，直至pA2= pB2= 0.4 Mpa，试求： (1) A、B腔内气体的终态容积各是多少？ (2) A、B腔内气体的终态温度各是多少？ (3) 过程中供给A腔气体的热量是多少？ B A (4) A、B腔内气体的熵变各是多少？ (5) 整个气体组成的系统熵变是多少？ (6) 在p-V图和T-s图上，表示A、B腔气体经过的过程。设气体 B A 的比热容为定值， cp 1.01kJ kg K , cV 0.72 kJ kg K
例3.一刚性绝热容器被隔板分成A、B两部分，已知VB=cVA，c为已知常数， A与B两部分盛相同温度T和相同摩尔数n的两种不同的理想气体，而且已知A部分的气体压力为pA。试确定：1.抽去隔板两气体混合后的终压力p；2.混合前后的总熵变△S。
解： 1.取容器内气体作为热力学研究对象，为一闭口统。
14
7. 一绝热缸体气缸，被一导热的无摩擦活塞分成两部分。最初活塞被固定在某一位置，气缸的一侧储有压力为0.2 Mpa、温度为300 K的0.01 m3的空气，另一侧储有同容积、同温度的空气，其压力为0.1 Mpa。去除销钉，放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设空气的比热容是定值。求：(1) 平衡时的温度？ (2) 平衡时的压力？
过程 1-2 Q/ kJ W/ kJ 0 ΔU/ kJ 1390 －1000
2-3
3-4 4-1
0
0
395
0
解：求解依据：对于过程：对于循环：
Q U W
dU 0
δQ δW
8
过程 1-2 2-3 3-4
Q /kJ
W /kJ
U /kJ
1390 -395
-1000
1390 0
习题课
1
一、判断对错题
1.各种气体的气体常数都相同。
(×)
2.在相同的温度和压力下，各种气体的摩尔体积相同。 ( √) 3.理想气体热力学能和焓都是温度的单值函数。 (√) 4．理想气体的定压摩尔热容与定容摩尔热容的差值与状态无关，与气体种类有关。
cp cv Rg
Mcp Mcv MRg
4
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，如果只考虑容积功的话，那么没有容积变化的过程就一定不对外作功。
5. 试比较下图所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小: ⑴ W12与W1a2； (2) △U12 与 △ U1a2； (3) Q12与Q1a2
-1000
0 395
0
4-1
0
-5
5
9
3. 一闭口系从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5 kJ，而系统对外做功为30 kJ，如图所示。
（1）若沿1-4-3途径变化时，系统对外做功15 kJ，求过程中系统与外界传递的热量。（2）若系统从状态3沿图示曲线途径到达状态1，外界对系统做功6 kJ，求该过程中系统与外界传递的热量。（3）若U2=175 kJ， U3=87.5 kJ，求过程2-3传递的热量及状态1的热力学能。
(×)
Cp,m Cv,m R
5．理想气体的比热容都是常数。
(×)
2
二、思考题
1. 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。
p pb pv
2. 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。
(2)状态变否？
℃
例7.绝热刚性容器用隔板分成两部分。左侧A的VA=0.4m3，内有0.4MPa、 15℃的氧气；右侧B的容积VB=0.6m3，内有0.4MPa、15℃的氮气。抽去隔板让两种气体混合，（1）求混合后容器内气体的温度和压力；（2）试分析容器内气体状态是否发生变化。氧气、氮气视为理想气体，有关数据：
6
三、计算题
1. 如图所示，一刚性活塞，一端受热，其他部分绝热，内有一不透热的活塞，活塞与缸壁之间无摩擦。现自容器一端传热，Q=20 kJ，由于活塞移动对B做功10 kJ。（1）B中气体的热力学能变化△UB；（2）A和B总的热力学能变化△UA+B。
A
B
7
2. 定量工质，经历了一个由四个过程组成的循环，试填充下表中所缺的数据。
答：（1）W1a2大。（2）一样大。（3）Q1a2大。 5
6. 下列说法是否正确？ (1) 气体膨胀时必须对其加热。答：错，比如气体向真空中绝热自由膨胀，不用对其加热。 (2) 气体边被压缩边吸入热量是不可能的。答：错，根据热力学第一定律，Q=△U+W，压缩W为-，吸热Q为+，气体边被压缩边吸入热量取决于△U
4. 如图所示的气缸，其内充以空气。气缸截面积A=100cm2，活塞距底面高度H=10cm。活塞及其上重物的总重量G1=195kg。当地的大气压力p0=771mmHg，环境温度t0=27℃。若当气缸内气体与外界处于热力平衡时，把活塞重物取去100kg，活塞将突然上升，最后重新达到热力平衡。假定活塞和气缸壁之间无摩擦，气体可以通过气缸壁和外界充分换热，试求活塞上升的距离和空气对外作的功及与环境的换热量。若汽缸壁和活塞都是绝热的，两者之间不存在摩擦，此时活塞上升的距离如何？气体的最终状态又如何？已知 u cV T ，空气的 cV 0.71kJ kg K 。
将 c v k 1 代入热量公式 n k Rg 1.494 k 0.1029 Qm (T2 T1 ) 2 (333 573) 20kJ n 1 k 1 1.494 1 k 1
Rg
12
得 k=1.6175
cv
0.1029 0.1666 kJ/(kg K) k 1 1.6175 1
H
11
5. 2kg 的气体从初态按多变过程膨胀到原来的 3 倍，温度从 300℃下降至 60℃，已知该过程膨胀功为 100kJ 自外界吸热 20kJ，求气体的cp和cv各是多少？
V1 解法1：由题已知：V2=3V1，由多变过程状态方程式 T2 T1 V2 T
n 1 T1 V ln 1 V2 ln

工程热力学习题课1

合集下载

工程热力学习题集(含答案)

工程热力学习题(1)

(完整版)工程热力学习题册有部分答案

工程热力学课后习题全集

清华大学工程热力学习题课

清华大学工程热力学习题课

工程热力学课后题答案

工程热力学习题课1 第一章基本概念

工程热力学习题集及答案(1)

工程热力学习题课

工程热力学课后习题全集

清华大学工程热力学习题课

工程热力学习题课1

工程热力学第1-5章习题课

工程热力学课后习题全集

工程热力学习题集(含答案)

工程热力学习题课

工程热力学习题集(含答案)

文档推荐

最新文档