高等工程热力学-勘误表-06汇总
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物理化学第五版勘误表P12:⋅⋅====⋅⋅力质量加速度质量速度动量压力面积面积面积时间面积时间应该为 ====⋅⋅⋅⋅时间冲量改变量时间面积时间力力动量压力面积面积面积时间p27:公式1.44上面的公式:00d ()d 1v v v N f v v N∞∞====⎰⎰ p29:第五个公式应为: 1.523m 4πexp d 2π2a mv v v v kT kT∞⎛⎫⎛⎫=-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰P44:第一段“分子数”(N )应该为“分子数密度(n )”p59:习题1,g.mol -1 g.l -1P73:最后一行,“显然”,应加上,“在一般情况下”,因为,对于理想气体,等号成立 p91:公式(2.38)应为:1'c h cT Q W T T β==- p113:第三个公式的积分上下限应该交换。
P122:第三个公式应该为:()()(,)A A A c c c p V g V f p V ψ--= P207:c B 的计算应为:3B B 3-30.7064mol mol dm kg/1.10 6.8105k 2312m0.g n c V -===⋅⨯⋅ P217:公式(4.25)上两行中最后的一个等式应为:,,,,B C C p n n B T p n G n T ⎡⎤∂∂⎛⎫⎢⎥ ⎪∂∂⎝⎭⎢⎥⎣⎦ P235:表4.3上面数两行,m B 的单位写错了,应该是mol.kg -1 而不是 kg,mol -1 P267:第四题1000cm 3.mol -1应为:1000cm 3P366公式(6.59)应为G H D E G HD E BB BB B Bg h p x d e g h d e B B x x p p K K x x n n p n n p p n p υυυΘΘΘ∑∑⎛⎫⎛⎫== ⎪⎪⎝⎭⎝⎭∑⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭∑P390:11题:98k 应为:298k 。
15题:2987k 应为:298k 。
工程热力学第4 版习题解本题解是沈维道、童钧耕编写高等教育出版社出版的“十一五”国家级规划教材《工程热力学》第 4 版的配套资料。
本题解提供的解法是从教学的角度出发的,未必是唯一的或是最好的,题解中出现的错误恳请读者批评指正。
上海交通大学机械与动力工程学院童钧耕2007/11/22第一章基本概念1-1英制系统中采用华氏温标,它规定在标准大气压(101 325 Pa)下纯水的冰点是32 F,汽点是212 F,试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。
{t}F 32 {t}C 0解:212 32 100 0180 {t}C 32 9{t}C 32{t}F100 51-2英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为{T}R {t}F 459.67。
已知热力学绝对温标及朗肯温标在纯水冰点的读数分别是273.15K和491.67R;汽点的读数分别是373.15K和671.67R。
(1)导出朗肯温度和开尔文温度的关系式;(2)开尔文温标上绝对零度在朗肯温标上是多少度?解:(1)若任意温度T在朗肯温标上读数为T(R)在热力学绝对温标上读数为T(K),671.67 491.67 T(R) 491.67则373.15273.15 T(K) 273.15解得{T}R 1.8{T}K(2)据上述关系{T}K 0时,{T}R 01-3设一新温标,用符号N 表示温度单位(它的绝对温标是用Q 表示温度单位)。
规定 纯水的冰点和汽点100N 和1000N 。
试求:(1)该新温标与摄氏温标的关系;(2)若该温标的绝对零度与热力学温标零度相同,则该温标读数为0N 时,其绝对温标 读数是多少Q ?{t }N 100 {t } C 0解:(1) 1000 100 100 0{t }N 9{t } C 100(2) {T }Q {t }N C 9{t } C 100 C 9[{T }K 273.15]100 C据题意,当{T }K 0时,{T }Q 0,解得上式中 C 2358.35,代回原式得{T }Q {t }N 2358.35{T }N 0时,T 2358.385Q 。
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 。
1、例题例1:有一容积为23m 的气罐(内有空气,参数为1bar,20℃)与表压力为17bar 的20℃的压缩空气管道连接,缓慢充气达到平衡(定温)。
求:1.此时罐中空气的质量 2。
充气过程中气罐散出的热量 3。
不可逆充气引起的熵产(大气压1bar ,20℃)解:充气前1p =1bar 1T =20℃ 质量1m ,充气后2p =0p =17bar 2T =1T =20℃ 质量2m ①2m =22RgT V P =12RgT VP ②热力学第一定律:Q=E ∆+⎰-)(12)(12τm m d e de +tot WE ∆=u ∆=2u —1u =22u m -11u m ;⎰-)(12)(12τm m d e de =00dm u ⎰-τ=in m u 0=)(120m m u --;tot W =in m -00V p =)(1200m m P V --;得:Q=22u m —11u m )(120m m u --)(1200m m P V --=22u m —11u m )(120m m h -- 由缓慢充气知为定温过程,1u =2u =0V C 1T ; 0h =0P C 0T ;Q=)(12m m -0V C 1T -)(12m m -0P C 0T =)(12m m -0V C (1T -0γ0T )=(2p -1p )V)1(01001--γγT T T③S ∆=g f S S ++⎰-)(21)(21τm m d S d S =2m 2S —1m 1S ; f S =T Q ; ⎰-)(21)(21τm m d S d S =in S )(12m m -;g S =(2m 2S —1m 1S )-in S )(12m m --0T Q =2m (2S -in S )+1m (in S -1S )—0T Q ; S ∆=2S -1S =P C 12lnT T -g R 12ln p p; g S =2m (P C in T T 2ln—g R in p p 2ln )+1m (P C 1ln T T in —g R 1ln p p in )—0T Q ; g L S T E 0= 例2:1mol 理想气体2o ,在(T ,V )状态下,1S ,1Ω,绝热自由膨胀后体积增加到2V ,此时2S ,2Ω.求①2)(O S ∆,解:①21256ln .73/V V nR nRln J K S ===∆ (n=1mol); S ∆=K 12ln ΩΩ=nRln2=Kln A nN 2; 12ΩΩ=AnN 2=23108.110⨯② 1Ω=AnN 21=23108.110⨯-可以看出逆过程是可能的,但是概率很小,在宏观上仍表现为方向性,故过程可逆(或熵增原理)完全是统计的量与热力学观点不同. 例3(1):500kg 温度为20℃水,用电加热器加热到60 ℃,求这一过程造成的功损和可用能的损失,不考虑散热损失,大气温度20℃,水的P C =4。
高等工程热力学课后复习总结一、和1、和的产生能量的转换在数量和方向上都有各自的规律,这是早已知道的事实。
但是,能量转换方向对能量可用程度的制约,长期以来却未被重视。
第二次世界大战后,随着世界能源危机的日益恶化,如何正确评价、充分利用、合理计算能量(更确切地说是可用能或有效能),就成了摆在能源工作者面前的一争重要理论问题,而其首要任务就是应区分可用能与无用能。
“”和“”就是在这一研究中产生的两个新概念。
2、和的概念依热力学第二定律,在能量转换方向上存在着明显的不平等性;功(机械能的、电能的)可以无制约地转换成内能、热量,而内能、热量却不能以任意的程度转换为功。
由此可将能量分为两类:一是可转换成注何不同形式的能量,且在转换过程中不受热力学第二定律的制约;二是在转换过程中受着热力学第二定律的制约。
人们就把那些按照热力学第二定律有可能转换成不同能量形式的、且具有无限可转换性的各种能量统称为“”,而把能量中不能转化为的那些能量统称为“”。
由此可知,能量也有优劣之分:最优质的能量是,最劣质的能量是。
(1)(exergy)--在环境条件下,任一形式的能量中理论上能够转变为有用功的那部分能量,称为该能量的,用Ex表示,单位: J、kJ;(2)(anergy):--系统中不能转变为有用功的那部分能量称为;用An表示,单位: J、kJ 。
3、分类可分为以下几类:热量、冷量、物质或物流、功源(1)热量系统温度高于环境温度时系统与外界传递的热量所做的最大有用功称为热量,用ExQ 表示。
在T0(环境温度)和T (T > T0)两热源间实施卡诺循环,热源(系统)T 放出热量Q 时,所能产生的最大功就是热量Q 的热量(有效能)。
根据热力学第二定律,该热量就是两热源之间卡诺循环的循环净功。
(2)冷量系统温度低于环境温度,所具有的称为冷量,用ExQ’表示。
系统温度T 低于环境温度T0,则可在T与T0之间设置可逆热机,该热机自环境吸热δQ0,向低温系统放热δQ’ ,向外输出的最大有用功即为冷量**热量与冷量的不同热量:系统放出热量的同时,放出热量,热量与热流Q方向一致。
工程热力学基础知识介绍一、基本概念工质:工作介质的简称。
工质的状态参数有六个:1)压力2)温度3)比容:指单位工质所具有的容积。
用γ表示。
γ=V/m (单位:mз/kg)气体比容的倒数为气体的密度。
4)内能:指气体的内位能与内动能之和,用u表示。
5)焓:是一个表示能量的状态参数,用h表示。
它由内能和推动功组成,即h=u+pv6) 熵:是一个导出的状态参数,它表示能量的传递方向。
用s表示。
二、热力学两大定律热力学第一定律:热可以变为功,功也可以变为热。
一定量的热消失时,必产生与之数量相当的功;消耗一定量的功时,也必出现相应数量的热。
热力学第二定律:热量不可能自发的,无条件的从低温物体传到高温物体。
三、热力过程热力过程指工质由一种状态变化为另一种状态所经过的途径。
常见的热力过程有:定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程。
理想气体状态方程:PV=nRT1)定容过程:V=定值, P1/P2=T1/T2定容过程中,工质不输出膨胀功,加给工质的热量未转化为机械能,全部用于增加工质的热力学能,因而工质温度升高。
2)定压过程:P=定值,V1/V2=T1/T2定压过程中,工质流过换热器等设备时,不对外做技术功,这时工质吸收热量转化的机械能全部用来维持工质的流动。
3)定温过程:T=定值,P1V1=P2V2定温过程中,由于热力学能不变,所以在定温膨胀时吸收的热量,全部转化未膨胀功。
4)绝热过程:ΔQ=0绝热过程中,工质所作的技术功等于焓降,与外界无能量交换,过程功只来自工质本身的能量转换。
四、热力循环一个热力系统经过一系列的热力变化,最后又回到原来完全相同的状态称为热力循环。
余热电站的热力循环即为简单的朗肯循环。
0→1:水在锅炉内预热,汽化并过热,变为过热蒸汽,是一个定压吸热过程。
1→2:过热蒸汽进入汽轮机膨胀做功,放热,是一个绝热膨胀过程。
2→3:乏汽进入凝汽器,凝结成水,是一个定压冷凝过程。
3→4:凝结水经给水泵提压后进入锅炉,是一个绝热压缩过程。
第六章气体与蒸汽的流动1. 答:改变气流速度主要是气流本身状态变化。
2. 答:气流速度为亚声速时图6-1中的1图宜于作喷管,2图宜于作扩压管,3图宜于作喷管。
当声速达到超声速时时1图宜于作扩压管,2图宜于作喷管,3图宜于作扩压管。
4图不改变声速也不改变压强。
3. 答:摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。
摩擦引起出口速度变小,出口动能的减小引起出口焓值的增大。
4. 答:1)若两喷管的最小截面面积相等,两喷管的流量相等,渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速,渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
2) 若截取一段,渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积,则渐缩喷管的流量小于缩放喷管的流量,渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速,渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
5. 答:定焓线并不是节流过程线。
在节流口附近流体发生强烈的扰动及涡流,不能用平衡态热力学方法分析,不能确定各截面的焓值。
但是在距孔口较远的地方流体仍处于平衡态,忽略速度影响后节流前和节流后焓值相等。
尽管节流前和节流后焓值相等,但不能把节流过程看作定焓过程。
距孔口较远的地方属于焓值不变的过程所以=0第七章 压气机的压气过程1. 答:分级压缩主要是减小余隙容积对产气量的影响,冷却作用只是减小消耗功。
所以仍然需要采用分级压缩。
2. 答:绝热压缩时压气机不向外放热,热量完全转化为工质的内能,使工质的温度升高不利于进一步压缩容易对压气机造成损伤,耗功大。
等温压缩压气机向外放热,工质的温度不变,有利于进一步压缩耗功小,所以等温压缩更为经济。
3. 答:由第一定律能量方程式,dh t w h q +∆=定温过程,所以,同时则有多变过程绝热压缩过程,所以等温过程所作的功为图7-1中面积1-2T-m-n-1,绝热过程所作的功为图中面积1--f-n-1 多变过程所作的功为图中面积1-2’n -j-g-2n -.0=∆h s T q w w t c ∆-=-=-=21ln p p R s g =∆121ln p p T R w g c =q h w w t c -∆=-=()()12121111T T R k n k n T T c n k n q g v --⋅--=---=()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=∆-1111112112112n n g g p p p T R k k T T T R k k T T c h ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-111121n n g c p p T R n n w 0=q ()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=∆=-=-1111112112112k k g g p t c p p T R k k T T T R k k T T c h w w '2s答:多消耗的功量并不就是损失的做功能力损失。
以下为《高等工程热力学与传热学》思考题(江苏大学 单春贤)答案,该答案由多人完成,可能不完全并不保证正确率。
答案仅供参考。
高等工程热力学1、稳定态:当系统与外界之间不存在是外界遗留下有限变化的作用时,不会发生有限状态变化的系统状态。
处于稳定态的系统,只要没有受到是外界留下有限变化的作用,就不可能产生有限速率的状态变化。
平衡态:当系统内的各个参数不随时间而变化,且系统与外界不存在能量与物质的交换,则系统达到平衡态。
联系:稳定平衡态:一个约束系统,当只容许经历在外界不留下任何净影响的过程时,从一个给定的初始容许态能够达到唯一的一个稳定态。
区别:平衡是不存在各种势差;而稳定是状态不随时间变化。
如果一系统在不受外界影响的条件下,已处于稳定态,该系统不一定处于平衡态。
2、热力学第一定律能量表述:加给热力系的热量,等于热力系的能量增量与热力系对外作功之和。
dW dE Q +=d ;在热力系统的两个给定稳态之间进行的一切绝热过程的功都是相同的。
热力学第二定律能量表述:克劳修斯说:不可能把热从低温物体传导高温物体而不引起其他变化,即热从低温物体不可能自发地传给高温物体。
热力学第一定律的火用、火无表述:在任何过程中,火用和火无的总量保持不变。
热力学第二定律的火用、火无表述:若是可逆过程,则火用保持不变;若是不可逆过程,则部分转化为火无,火无不能转化为火用。
3、处于稳定态的系统,只要没有受到使外界留下有限变化的作用,就不可能产生有限速率的状态变化。
当系统与外界之间不存在使外界遗留下有限变化的作用时,不会发生有限状态变化的系统状态。
重物下落时,由于受到重力作用,做匀加速运动,速率发生变化,若不对外界产生影响,则过程不可能实现。
4、(1)(P,V,P'',V'')0AC F = ''''P V PV nbP =-(P',V',P'',V'')0BC F = '''''''''P V V P V V nB =+''(P,V,P'')''AC PV nbPV f P -== '''''(P',V',P'')(V'nB')P''BC P V V V f ==+ 合并消去''V (P,V,P'')(P',V',P'')AC BC f f =即'''''(V'nB')P''PV nbP P V V P -=+ (*)(P'')(P,V)(P'')AC A f φθη=+ (P'')(P',V')(P'')BC B f φθη=+(P,V)(P',V')A B θθ∴=''(P,V,P'')(P'')(P,V)(P'')AC A V f φθη==+''(P'')(P,V)(P'',V'')(P'')(P'')A CV ηθθφφ=-= 得(P,V)(P',V')(P'',V'')A B C θθθ==2''''P V PV nbP V nB -=+5、4.15du dT ds pdv pdv T T=+=+ 水不可压缩,得 4.15dTds T=即 214.15lnT s T =V混合后的温度为350K所以 3504.15ln 300a s =V3504.15ln 400b s =V494.15ln 048a b s s s =+=>V V V因此绝热混合后熵增加,自然界一切自发的过程均为熵增加的过程 6、(1)吸热过程熵不一定增加,熵增不一定是吸热过程,也可能因为做功导致熵增。