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工程热力学第四章思考题答案

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第四章思考题

4-1 容器被闸板分割为A、B两部分。A中气体参数为P、T，B为真空。现将隔板抽去，AA气体作绝热自由膨胀，终压将为P，试问终了温度T是否可用下式计算？为什么?

221kp 2 )(TTk A2pA答：气体作绝热自由膨胀是不可逆绝热过程，因此终了温度T不可用上式计算。 24-2 今有任意两过程a-b，b-c，b、c两点在同一定熵线上，如图所示。试问：Δｕ、Δabｕ哪个大？再设b、c两点在同一条定温线上，结果又如何？ ac

Δ. >ｕT>T, ｕ两点在同一定熵线上答：由题可知，因b、ccbbcΔｕ=. T=T, ｕｕ>Δｕ。若b、c两点在同一条定温线上，cabbbacc ｕ。ｕ=Δacab质（工p-v图和T-s图上4-3将满足下列要求的多变过程表示在 为空气）。、膨胀 （2）工质又（1）工质又升压、又升温、又放热；

又降温、又放热；，，wn=1.6的膨胀过程，判断q（3）

u的正负；ΔT-sp-v图和答：n=1.6的压缩过程在q>0, 过程。在此过程中1→2图上表示为u>0

Δ，w<0，w的压缩过程，判断q，（4）n=1.3 的正负。ΔuT-s图和n=1.3的压缩过程在p-v答：过程。在此过程中2图上表示为1→u>0

Δ，w<0，q<0，为定容过程；5-12-3，图表示的循环，如图所示，表示在T－s图上。图中：4-4将p-v 为定压过程。为定熵过程；3-41-2，4-5

T-s图如图所示答：某的行为工质进4-5 以空气为变过程中，加热量的一半转为多n功，试问过程的多变指数画上p-v图和T-s图少？试在比（出该过程的大概位置 。热容比可视为定值）学力答：多变过程中，遵循热1于知，由定律，由题可一第wquuq 2kn-n-kk-n即：， ，所以1c(TT))(cTT)Tc(Tq0.6n  12v2v112v1n22n11n如果采用了有效的冷却方法后，使气体在压气机汽缸中实现了定温压缩，这时是否还4-6 分）6需要采用多级压缩？为什么？（．

1 pn211c，余隙使一部分气缸容答：还需要采用多级压缩，由余隙效率可知， vp1积不能被有效利用，压力比越大越不利。因此，当需要获得较高压力时，必须采用多级压缩。

4-7 一个气球在太阳光下晒热，里面空气进行的是什么过程？在p-v图和T-s图上画出过程的大致位置。如不考虑气球薄膜在膨胀过程中的弹力作用，气体进行的过程又将如何表示？

答：一个气球在太阳光下晒热，里面空气进行的是升温、升压和膨胀过程。

如不考虑气球薄膜在膨胀过程中的弹力作用，则里面气体所受压力为外界大气压力，所以 气体进行的过程为定压过程。．

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工程热力学(第五版)第4章练习题

工程热力学(第五版)第4章练习题

第4章 理想气体热力过程及气体压缩

4．1 本章基本要求

熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、v、T、u、h、s的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v 、T-s图上的表示。

4．2 本章重点

结合热力学第一定律，计算四个基本热力过程、多变过程中的状态参数和过程参数及在p-v 、T-s图上表示。本章的学习应以多做练习题为主，并一定注意要在求出结果后，在p-v 、T-s图上进行检验。

4．3 例 题

例1．2kg空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图4.1，从初态1p=9.807bar,1t=300C膨胀到终态容积为初态容积的5倍，试计算不同过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。

图4.1

解：将空气取作闭口系

对可逆定温过程1-2，由过程中的参数关系，得

barvvpp961.151807.92112 按理想气体状态方程，得111pRTv=0.1677kgm/3

125vv=0.8385kgm/3

12TT=573K 2t=300C

气体对外作的膨胀功及交换的热量为

1211lnVVVpQWTT=529.4kJ

过程中内能、焓、熵的变化量为

12U=0 12H=0 12S=1TQT=0.9239kJ /K

或12S=mRln12VV=0.9238kJ /K

对可逆绝热过程1-2′, 由可逆绝热过程参数间关系可得

kvvpp)(211'2 其中22'vv=0.8385kgm/3

故 4.12)51(807.9'p=1.03bar

RvpT'''222=301K '2t=28C

气体对外所做的功及交换的热量为

)(11)(11'212211TTmRkVpVpkWs=390.3kJ

0'sQ

工程热力学(第五版)第4章练习题 2

工程热力学(第五版)第4章练习题 2

工程热力学例题与习题

—30— 第4章

理想气体热力过程及气体压缩

4．1 本章基本要求

熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、v、T、u、h、s的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v 、T-s图上的表示。

4．2 本章重点

结合热力学第一定律，计算四个基本热力过程、多变过程中的状态参数和过程参数及在p-v 、T-s图上表示。本章的学习应以多做练习题为主，并一定注意要在求出结果后，在p-v 、T-s图上进行检验。

4．3 例 题

例1．2kg空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图4.1，从初态1p=9.807bar,1t=300C膨胀到终态容积为初态容积的5倍，试计算不同过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。

图4.1

解：将空气取作闭口系

对可逆定温过程1-2，由过程中的参数关系，得

barvvpp961.151807.92112 工程热力学例题与习题

—31— 按理想气体状态方程，得111pRTv=0.1677kgm/3

125vv=0.8385kgm/3

12TT=573K 2t=300C

气体对外作的膨胀功及交换的热量为

1211lnVVVpQWTT=529.4kJ

过程中内能、焓、熵的变化量为

12U=0 12H=0 12S=1TQT=0.9239kJ /K

或12S=mRln12VV=0.9238kJ /K

对可逆绝热过程1-2′, 由可逆绝热过程参数间关系可得

kvvpp)(211'2 其中22'vv=0.8385kgm/3

故 4.12)51(807.9'p=1.03bar

RvpT'''222=301K '2t=28C

气体对外所做的功及交换的热量为

)(11)(11'212211TTmRkVpVpkWs=390.3kJ

工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕主编_高等教育出版社汇总

工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕主编_高等教育出版社汇总

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？

不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。

2．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。

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

p=pb+pg (p> pb), p= pb -pv (p< pb)

中，当地大气压是否必定是环境大气压？

当地大气压pb改变，压力表读数就会改变。当地大气压pb不一定是环境大气压。

6．经验温标的缺点是什么？为什么？

不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。

7．促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。

有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。 p2=pg2+p1 pb pg2

pg1

p1=pg1+pb

4题图 9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统？

不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a图）。包括电加热器则为开口绝热系统（b图）。

将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。或者说，孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。

12．图1-22中容器为刚性绝热容器，分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板，

（1）突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？

（2）设真空部分装有许多隔板，逐个抽去隔板，每抽一块板让气体先恢复平衡在抽p

v 1

a b

2 9题图 a b 冷水 冷水 热水 传热

工程热力学课后思考题答案--第四版-沈维道-童钧耕主编-高等教育出版社

工程热力学课后思考题答案--第四版-沈维道-童钧耕主编-高等教育出版社

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?

不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定.

2．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。

3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？

平衡状态一定是稳定状态,稳定状态则不一定是平衡状态。

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 p=pb+pg （p〉 pb）, p= pb -pv (p〈 pb）

中，当地大气压是否必定是环境大气压?

当地大气压pb改变，压力表读数就会改变。当地大气压pb不一定是环境大气压。

5．温度计测温的基本原理是什么？

热力学第零定律

The zeroth law of thermodynamics enables us to measure temperature. In order to measure

temperature of body A, we compare body C — a thermometer - with body A and temperature scales （温度的标尺，简称温标) separately。 When they are in thermal equilibrium, they have the same

temperature。 Then we can know the temperature of body A with temperature scale marked on

thermometer。

6．经验温标的缺点是什么？为什么？

不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。