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就是状态量，哪些就是过程量：
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就是强度量：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得压力，为防止有毒得水银蒸汽产生，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 ，试求容器中气体得绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算
kPa
p p p p kPa
Pa 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. 锅炉烟道中得烟气常用上部开口得斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角ο
30=α，
压力计中使用3
/8.0cm g =ρ得煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力
MPa p b 1.0=，求烟气得绝对压力（用MPa 表示）解：
MPa
Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -?==???==α
ρ
MPa 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 得读数（用kPa 表示） kPa p gA 155=
6、 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换得能量形式就是什么。
（1）、取水为系统； （2）、取电阻丝、容器与水为系统； （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得蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内得蒸汽压力用真空表测量，其读数为mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0，试求汽轮机进出处与冷凝器内得蒸汽得绝对压力（用MPa 表示） MPa p MPa p 0039.0;0247.021== 8、测得容器得真空度mmHg p v 550=，大气压力MPa p b 098.0=，求容器内得绝对压
力。若大气压变为MPa p b
102.0='，求此时真空表上得读数为多少mmMPa ？
MPa p MPa p v
8.579,0247.0='= 9、如果气压计压力为kPa 83，试完成以下计算：
（1）、绝对压力为11.0MPa 时得表压力； （2）、真空计上得读数为kPa 70时气体得绝对压力； （3）、绝对压力为kPa 50时得相应真空度（kPa ）； （4）、表压力为MPa 25.0时得绝对压力（kPa ）。 （1）、kPa p g 17=； （2）、kPa p 13=； （3）、kPa p v 33=； （4）、kPa p 333=。
10、摄氏温标取水在标准大气压下得冰点与沸点分别为0℃与100℃，而华氏温标则相应地取为32℉与212℉。试导出华氏温度与摄氏温度之间得换算关系，并求出绝对零度所对应得华氏温度。
B At t F +=
将水在标准大气压下得冰点值032和F ο
℃，以及沸点值100292和F ο
℃代入，得
??
?+=+=B
A B
100212032 解该二元一次方程组，得：32,8.1==B A 。
从而有 328.1+=t t F 当15.273-=t ℃时，有
)(7.45932_)15.273(8.1F t F ο
-=+-?=
11、气体进行可逆过程，满足pV C =（C 为常数），试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功得表达式，并在p V -图上定性画出过程线、示出膨胀功。
答案：略
12、某气体得状态方程为g pV R T =，试导出： （1）、定稳下气体,p v 之间得关系； （2）、定压下气体,v T 之间得关系； （3）、定容下气体,p T 之间得关系。
答案：（1）、
2112v v p p =；（2）、1212T T v v =；（3）、 1
212T T
p p =。
第二章 热力学第一定律
1、一蒸汽动力厂，锅炉得蒸汽产量为3
18010/q kg h =?，输出功率为55000P kW =，全
厂耗煤,19.5/m c q t h =，煤得发热量为3
3010/c q kJ kg =?。蒸汽在锅炉中吸热量
2680/q kJ kg =。试求：
（1）、该动力厂得热效率t η；
（2）、锅炉得效率B η（蒸汽总吸热量煤得总发热量）。
解：（1）、锅炉中蒸汽吸热量
)
(1034.1)/(1082.42680101805
8
3kW h kj q q m H ?=?=??=?=Φ
热效率 %4110
34.155000
5
=?=Φ=H t P η （2）、锅炉效率 B
H
B ΦΦ==
煤的总放热量蒸汽总放热量η
%
5.8210625.11034.1)
(10625.13600
1030105.195
5
53
3,=??=ΦΦ=?=???=?=ΦB H c c b B kW q q η
2、系统经一热力过程，放热8kj 对外做功26kJ 。为使其返回原状态，对系统加热6kJ ，问需对系统作功多少？
解：由W U Q +?=得
)(34268kj W Q U -=--=-=?
对于返回初态得过程
kj
U Q W kj
U U 2834634-=-='?-='=?-=?
故需对系统做功kj 28。
3、气体在某一过程只能感吸收了54kJ 得热量，同时热力学能增加了94kJ 。此过程就是膨
胀过程还就是压缩过程？系统与外界交换得功就是多少？
答案：此过程为压缩过程；此过程中系统与外界交换得功就是kj 40-。
4、1kg 空气由115,0.5p MPa t MPa ==膨胀到220.5,500p MPa t ==℃，得到热量
506kJ ，对外做膨胀功506kJ 。接着又从终态被压缩到初态，热出热量390kJ ，试求：
（1）、[膨胀过程空气热力学能得增量； （2）、压缩过空气热力学能得增量； （3）、压缩过程外界消耗得功。
答案：（1）、0=?U ；（2）、 0=?U ；（3）、kj W 390-=。 5、闭口系统中实施以下过程，试填补表中得空缺数据。 表中括号内得数为答案。 6、如图所示，
某封闭系统沿b c a --途径由状态a 变化到b ，
吸入热量kj 90，对外做功kj 40，试
问： （1）、系统从 a 经d 至b ，若对外做功kj 10，则吸收热量就是多
少？ （2）、系统由
b
经曲线所示过程返回a ，若外
界对系统左
贡kj 23，吸收热量为多少？
（3）、设,45,5kj U kj U d adb ==，那么过程d a -与b d -中系统吸收得热量各
为多少？
答案 （1）、kj Q adb 60=；（2）、kj Q ba 73-=； （2）、kj Q ad 50=；（4）、kj Q db 10=。
7、容积为3
1m 得绝热封闭得气缸中装有完全不可压缩得流体，如图2-31所示。试问： （1）、活塞就是否对流体做功？
（2）、通过对活塞加压，把流体压力从MPa p 2.01=提高到MPa p 33=，热力
学能变化多少？焓变化多少？
答案 （1）、0=W ；（2）、kj H U 3
108.2,0?=?=?。
8、一质量为kg 4500得汽车沿坡度为ο
15得山坡下行，车速为s m /300。在距山脚m 100处
开始刹车，且在山脚处刚好刹住。若不计其它力，求因刹车而产生得热量。 kj Q 5
1004.2?=。
9、某蒸汽动力装置，蒸汽流量为h t /40，汽轮机进出口处压力表读数为MPa 9，进口比为
kg kj /3440，汽轮机出口比焓为kg kj /2240，真空表读数为kPa 06.95，当时当地大气压
力为kPa 66.98，汽轮机对环境放热为。试求：
（1）、汽轮机进出口蒸汽得绝压各为多少？ （2）、单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ （3）、汽轮机得功率为多少？ 答案 （1）、
MPa
p MPa p 6.3099.921==
（2）、kg kj sh /1200=ω
（3）、kW P 4
10332.1?=
（4）、考虑进出口动能差后sh ω得相对偏差 %67.0=sh ω
10、进入冷凝器得泛汽得蒸汽为MPa p 005.0=，比焓kg kj h /25001=，出口为同压下得
水，比焓为kg kj h /77.1372=,若蒸汽流量为h t /22，进入冷凝器得冷却水温为171='t ℃，冷却水出口温度为302='t ℃，试求冷却水流量为多少？水得比热容为)./(18.4K kg kj 。
答案 )/(104.9563
,h kg q w m ?=
11、某活塞式氮气压气机，压缩得氮气得参数分别为：MPa p 1.01=，
kg m v /88.03
1=；MPa p 0.12=，kg m v /16.03=。设在压缩过程中每kg 氮气热力学能增加kj 180，同时向
外放出热量kj 60。压气机每min 生产压缩氮气kg 18，试求：
（1）、压缩过程对每kg 氮气所做得功； （2）、生产每kg 压缩氮气所需得功；
（3）、带动比压气机至少要多大得电动机。 答案 （1）、kg kj /240-=ω； （2）、kg kj sh /312-=ω； （3）、kW P 6.93=。
12、流速为s m /600得高速空气突然受阻停止流动，即02=c ，称为滞止。如滞止过程进行迅速，以致气流受阻过程中与外界得热交换可以忽略，问滞止过程空气得焓变化了多少？
答案 kg kj h /180=?
第三章 理想气体及其混合物
1、把2CO 压送到体积为3
5.0m 得贮气罐内。压送前贮气罐上得压力表读数为kPa 3，温度
为C ο
20，压送终了时压力表读数为kPa 30，温度为C ο
50。试求压送到罐内得2CO 得质量。
大气压力为MPa
p b 1.0=。
解
由 ()()
()[]()kg T p T p R V T R V p T R V p m T
mR pV K kg kJ M R R kPa p p p kPa p p p g g g g g g b g b 143.02732010103273501013010189.05
.0.189.044
314
.813030101.01033101.033311221122322311=???
? ??+?-+???=???
?
??-=-=
?=====+?=+==+?=+=
2、 体积为303.0m 得某钢性容器内盛有了
C kPa ο20,700得氮气。瓶上装有一排气阀，压力达到kPa 875时发门开启，压力降到kPa 840时关闭。若由于外界加热得原因造成阀门开启，问：
(1)阀门开启时瓶内气体温度为多少？
(2)因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少？设瓶内空气温度在排气过程中保持不变。 答案 （1）3.932=t ℃；（2）kg m 0097.0=?
3、氧气瓶得容积330.0m V =瓶中氧气得表压力为C t MPa p g ο30,4.111==。问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为C t ο
202=，试问此时氧气得表压力为多少（当
地大气压力
MPa
p b 1.0=）
答案 MPa p kg m g 625.0;86.72==
4、某锅炉每小时燃煤需要得空气量折合表准状况时为m 3
66000。鼓风机实际送入得热
空气温度为C ο
250，表压力为kPa 0.20，当地大气压为MPa p b 1.0=，求实际送风量
()h m 3
。
解 ()MPa p p p g b 12.010201.03=?+=+=- 由T R q pq g m V =
得
()
()
h m P T T q p q T q p T pq V V V V 351100000
0010068.112
.027325027366000101325.0.?=+??==
=
5、某理想气体比热比4.1==V p c c k ，定压比热容)K kg kJ c p .042.1=，求该气体得摩尔质量。 解 由
k c c V
p =及M
R
R c c g V p =
=- 得 ()()
()mol g k c R M p 93.274.111042.1314
.811=-?=-=
6、在容积为31.0m 得封闭容器内装有氧气，其压力为kPa 300，温度为
C ο
15，问应加入多少热量可使氧气温度上升到C ο
800？ (1)按定值比热容计算；
(2)按平均比热容计算。 解 ()[]k kg kJ M R R g .26.032
314.8===
()
()kg T R pV m g 2.1273151026.03
.01030033=+????==
（1）()()()kJ t t R m t mc Q g V 3.6121580026.02
5
2.12512=-???=-=?= （2）查得()K kg kJ c V .656.0150
= ()K kg kJ c V
.756.0800
=
(
)
()()kJ t c t c m Q t V t V
0.71415656.0800756.02.1..1020
12=?-??=-=
7、摩尔质量为kg 30得某理想气体，在定容下由C ο
275，加热到C ο
845，若热力学能变化为kg kJ 400，问焓变化了多少？ 答案kg kJ h 9.557=?
8、将kg 1氮气由
C t ο
301=定压加热到C ο400，分别用定值比热容，平均比热容（表）计算其热力学能与焓得变化。
用定值比热容计算
()kJ kJ U 6.384,7.274=?H =?
用平均比热容计算
kJ kJ U 6.391,7.281=?H =?
9、 kg 2得2CO ，由C t kPa p ο
900,80011==膨胀到C t kPa p ο
600,12022==，试利用定值比热容求其热力学能、焓与熵得变化。 解
)[]()[]
()[]()()()()
()K kJ p p R T T c m S kJ t mc kJ t mc U K kg kJ R c K kg kJ R c K kg kJ M R R g p p V g V
g p g 215.0800120ln 189.01173873ln 85.02ln ln 510900600850.026.396900600661.02.661.0189.02
727.850.0189.029
29.189.044314.81212=??? ??
-?=???? ?
?-=?-=-??=?=?H -=-??=?=?=?===?=====
10、 在体积为3
5.1m V =得钢性容器内装有氮气。初态表压力为
MPa
p g 0.21=，温度为
C ο230，问应加入多少热量才可使氮气得温度上升到C ο750？其焓值变化就是多少？大气
压力为MPa 1.0。
(1)按定值比热容计算；
(2)按真实比热容得多项式计算； (3)按平均比热容表计算；
(4)按平均比热容得直线关系式计算。 解
()[]()()()kg T R V p m K kg kJ M R R g g 09.212732301029.05.1101.00.2.297.028
314.83
611=+????+=====
（1）
()[]()[]()()()()
kJ t mc kJ t mc Q K kg kJ R c K kg kJ R c p V g V g p 4310141.123075004.109.2110137.8230750742.009.21.742.0297.02
5
25.04.1297.027
27?=-?=?=?H ?=-??=?==?===?==
（2）查得
()()()
()()()()()
()()
()()
kJ T
nR Q dT nC kJ T T nR T a T a T a n T nR dT aT T a a n dT nR dT nC n dT R C n dT nC Q kmol m M n a a a T a T a a C m p T T m p m p m V m p 432
1
,322822312322102
1
2
1
2
1
2102
1
,,2
1
,823102
210,10226.150********.87532.010005.910005.9]5031023314.87532.050310231042.03
1
5031023102335.52
1
50310233146.27[7532.0327532.028
09.211042.0,102335.5,3146.272
1?=-??+?=?+==?H ?=-??--??-?+-?
??+-??=--??
? ??++=?-++=-=-=====
?-=?==++=??????----（3）查得
())())
(
)
()()
()
()()
kJ t c t c m kJ t c
t c
m Q K kg kJ c K kg kJ c K kg kJ c K kg kJ c t p t p t p t p V
V
p p 410203
10
20
7500
2300
750023001022.1230045.1750092.109.21..10962.8230748.0750796.009.21...796.0,.748.0.092.1,.045.11212?=?-??=-=?H ?=?-??=-=====
（4）查得
()()[]()[]
()026
.9230750823.009.21..823.0297.012.1.120.175023000008955.0032.100008955.0032.12121
21
21=-??=?==-=-==+?+=+=t mc Q K kg kJ R c c K kg kJ t c t t V
g t t p
t t V
t t p ()()kJ t mc t t p 410228.123075012.109.21.21?=-??=?=?H
11、 某氢冷却发电机得氢气入口参数为C t MPa p g ο40,2.011==，出口参数为
C t MPa p g ο66,19.022==。若每分钟入口处体积流量为35.1m ，试求氢气经过发电机后
得热力学能增量、焓增量与熵增量。设大气压力为MPa p b 1.0=。 (1)按定值比热容计算；
(2)按平均比热容直线关系式计算。 解
()[]
()()
MPa p p p MPa p p p K kg kJ M R
R g b g b g 29.019.01.03.02.01.0.157.4314
.82211=+=+==+=+====
()
()min 3459.027********.45.1103.03
6111kg T R q p q g V m =+????== （1） 按定值比热
()[]()[]()()()()
()[]min .4504.03.029.0ln 157.42734027360ln 55.143459.0ln ln min 9.130406655.143459.0min 44.93406639.103459.0.39.10157.455.14.55.14157.42
7
271212K kJ p p R T T c q S kJ t c q kJ t c q U K kg kJ R c c K kg kg R c g p m p m V m g p V g p =??? ??
-++?=???? ?
?-=?=-??=?=?H =-??=?=?=-=-==?==
（2）按平均比热容得直线关系式
()()[]()()[]
()()
()[]
min .4459.03.029.0ln 157.431327366ln 39.143459.0ln
ln 55.91406618.103459.0.18.1040660005945.012.10.39.1440660005945.03.1431212664066402
1
21
K kJ p p R T T c q S kg kJ t c q U K kg kJ c K kg kJ c
g t t p
m t t V
m C C
V
C C p =??? ?
?
-+?=????
?
?
-=?=-??=?=?=+?+==+?+=οοοο
12、 利用内燃机排气加热水得余热加热器中，进入加热器得排气（按空气处理）温度为
C ο300，出口温度为C ο80。不计流经加热器得排气压力变化，试求排气经过加热器得比热
力学能变化，比焓变化与比熵得变化。 (1)按定值比热容计算；
(2)按平均比热容（表）计算。 答案
（1）
()
K kg kJ s kg kJ h kg kJ u .4866.00.2219.157-=?-=?-=?
（2）
()
K kg kJ s kg kJ h kg kJ u .4966.03.2251.162-=?-=?-=?
13、 进入气轮机得空气状态为C kPa ο600,600，绝热膨胀到
C kPa ο
300,100，略去动能、位能变化，并设大气温度为
K
T 3000=，试求：
(1)每千克空气通过气轮机输出得轴功；
(2)过程得熵产及有效能损失，并表示在s T -图上； (3)过程可逆膨胀到kPa 100输出得轴功。 解 （1）
()()kg kJ t t c h h h w p s 4.301300600004.12121=-?=-=-=?-= （2）
()[]K kg kJ p p R T T c s s g p g .0913.0600
100ln 287.0873573ln 004.1ln ln
1212=-=-=?=? ()kg kJ s T i g 39.270913.03000=?=?=
熵产g s ?及有效能损失i 如图3-36中阴影面积所示。
（3）
()kg kJ p p k T kR w w k k g t sh 4.35160010011
4.1873287.04.1114.14.01121=??????????? ??-?-??=????
?????????? ??--==- 14、由氧气、氮气与二氧化碳组成得混合气体，各组元得摩尔数为
mol
n mol n mol n CO N O 3.0,65.0,08.0222===
试求混合气体得体积分数、质量分数与在C t kPa p ο
27,400==时得比体积。 解
()()()()[]()
kg m p
T R v K kg kJ M R R w w w M M x w M M x w mol g M x M x x x n n x n n x mol n n eq g eq eq g N O CO eq
N N N eq O O O i i eq N O CO N N O O i 33
3,,0189.010
40030010252.0.252.094
.32314.8388.0536.0076.011536
.094
.3228
631.0076
.094
.3232
078.094.3244291.02863.032078.0291.0631.0078.011631
.003
.165.0078
.003.108
.003.13.065.008.02222
222
22222222
2=???==
====--=--==?=
=
=?===?+?+?===--=--======
=
=++==∑∑
15、试证明：对于理想气体得绝热过程，若比热容为定值，则无论过程就是否可逆，恒有
()
211
T T k R w g --=
式中：1T 与2T 分别为过程初终态得温度。
证明 对于理想气体得绝热过程，有
()21T T c T c u w V V -=?-=?-=
又 ?????==-k c c R c c V
p g
V p
得 1-=
k R c g V
故 ()211
T T k R w g --=
证毕
第四章 理想气体得热力过程
1、 某理想气体初温K T 4701=，质量为kg 5.2，经可逆定容过程，其热力学能变化为
kJ U 4.295=?，求过程功、过程热量以及熵得变化。设气体()35.1,.4.0==k K kg kJ R g ，
并假定比热容为定值。
解
kJ
U Q pdV W 4.2950
2
1
=?===?
由?????==-k c c R c c V
p g V p
得
()[]
()
()()K kJ T T mc S K T mc U T T T mc T mc U K kg kJ k R c V V V V g
V 568.0470
4
.573ln 143.15.2ln
3.573470143
.15.24
.295.143.11
35.14
.01121212=?==?=+?=+?=
-=?=?=-=
-=
2、 一氧化碳得初态为K T MPa p 493,5.411==。定压冷却到K T 2932=。试计算kmol 1得一氧化碳在冷却过程中得热力学能与焓得变化量，以及对外放出得热量。比热容取定值。
答案 kJ kJ U 4
4
1082.5,10154.4?=?H ?=?
3、 氧气由MPa p C t 1.0,3011==ο
被定温压缩至MPa p 3.02=。
(1)试计算压缩单位质量氧气所消耗得技术功；
(2)若按绝热过程压缩，初态与终态与上述相同，试计算压缩单位质量氧气所消耗得技术功；
(3)将它们表示在同一副v p -图与s t -图上，试在图上比较两者得耗功。 解 ()[]K kg kJ M R R g .26.032
314.8===
（1）55.863
.01
.0ln 30326.0ln 211,-=?==p p T R w g T t （2）
()kg kJ p p k T kR w k k g s
t 7.1011.03.0114.130326.04.1114.14.01211,-=??????????? ??-?-??=????
?????????? ??--=- （
3）两过程在v p -图与s T -图上得表示
分
别如图3-37（a ）与3-37（b ）所示。图中过程线T 21-为定温过程，s 21-为绝热过程线。从v p -图中可以瞧到，绝热过程耗功比定温过程耗功多出曲边三角形面积s T 221--。 4、使将满足以下要求得理想气体多变过程在v p -与s t -图上表示出来（先画出4个基本热力过程）：
(1)气体受压缩、升温与放热；
(2)气体得多变指数8.0=n ，膨胀； (3)气体受压缩、降温又降压；
(4)气体得多变指数2.1=n ，受压缩； (5)气体膨胀、将压且放热。
答案 如图3-38（a ）与图3-38（b ）所示得v p -图与s T -图上，1-1，1-2，1-3，1-4与1-5分别为满足（1），（2），（3），（4）与（5）要求得多变过程线。
5、柴油机汽缸吸入温度C t ο
601=得空气3
3105.2m -?，经可逆绝热压缩。空气得温度等于
燃料得着火温度。若燃料得着火温度为C ο
720，问空气应被压缩到多大得体积？ 答案34
210
63.1m V -?=
6、有kg 1空气，初态为C t MPa p ο
27,6.011==，分别经下列三种可逆过程膨胀到
MPa p 1.02=，试将各过程画在v p -图与s t -图上，并求各过程始态温度、做工量与熵
得变化量：
(1)定温过程；
(2)25.1=n 得多变过程； (3)绝热过程。
答案
（1）
()
K kg kJ s kg kJ w kg
kJ w C t t .514.0;3.1543.154;272=?===ο
（2） kg
kJ s kg kJ w kg kJ w C t t 154.0,6.1297.103,35.632=?==-=ο
(3)
,7.1202.86,2.932=?==-=s kg kJ w kg kJ w C t t ο
v p - 图与s T -图如图3-39所示。
7、一容积为3
2.0m 得贮气罐，内装氮气，其初压力MPa p 5.01=，温度C t ο
371=。若对
氮气加热，其压力、温度都升高。贮气罐上装有压力控制阀，当压力超过MPa 8.0时，阀门便自动打开，防走部分氮气，即罐中维持最大压力为MPa 8.0，问当贮气罐中氮气温度为
C ο287时，对罐内氮气共加入多少热量？设氮气比热容为定值。
解()[]K kg kJ M R R g .297.028
314.8===
由 T mR pV g =
()
()kg T R V p m g 086.12733710297.02.0105.036111=+????==
开始过程就是定容过程，则
()()()
)
(0.21896.67150)(96.67496273278ln 10297.0297
.027
2.0108.0ln 150300496297.02
5
086.14963105
.08.0.3
6322323222
32211122kJ Q Q Q kJ T T R Vc p T dT R Vc p dT c T R V p dT c m Q kJ T c m Q K T P P T p V g p g p p g p p V V =+=+==+?????======-???=?==?==
???
8、容积为3
6.0m V =得空气瓶内装有压力MPa p 101=，温度为K T 3001=得压缩空气，打开压缩空气瓶上得阀门用以启动柴油机。假定留在瓶中得空气进行得就是绝热膨胀。设空气得比热容为定值，)./(28
7.0K kg kj R g =。
（1）、问过一段时间后，瓶中空气从室内空气吸热，温度有逐渐升高，最后重新达到与室温相等，即又恢复到K 300，问这时空气瓶中压缩空气得压力3p 为多大？ 答案 （1） kg m K T 6.15,1.2712-=?= （2）MPa p 75.73=
9、就是导出理想气体定值比热容得多变过程得初、终态熵变为 1
212ln )1(p p R k n k
n s s g --=-
解：主要步骤与公式
n
n g p p p T T p p R T T c s s 112121
21212ln ln
-???
? ??=-=-
由 ?????==-k c c R c c V
p g
V p 得 1-=k kR c g p
10、压力为kPa 160得kg 1空气，K 450定容冷却到K 300，空气放出得热量全部被温度为
17℃得大气环境所吸收。求空气所放出热量得饿有效能与传热过程、得有效能损失，并将
有效能损失表示在s T -图上。
解
()())(2.23450300ln 290450300717.01ln
11120122102
10,kJ T T T T T mc T T dT mc T T Q E V V Q
x -=??
????
--??=??
?
???--=???
??-=??? ??-=??δ
由于放出得热量全部被环境吸收，使热量有效能全部变成了无效能，故有效能损失 kJ I 2.23=
有效能损失如图3-40得s T -图上阴影面积所示。
11、空气进行可逆压
缩得多变过程，多变指数,3.1=n 耗功
量
为
kg kj /95.67，
求热量与热力学能变化。
答案
kJ U kJ Q 85.50,95.16=?-=
第六章 水蒸气
1、湿饱与蒸汽，85.0,9.0==x MPa p ，试由水蒸气表求u s v h t 和,,,,。
答案 kg kJ h C t s 99.2468,389.175==ο
()kg
kJ u K kg kJ s kg m v 43.2304.9431.5,18284.03=== 2、过热蒸汽，425.0.3==t MPa p ℃，根据水蒸气表求u s h v ,,,与过热度D ，再用s h -图求上述参数。
答案 查表：kg kJ h kg m v 7.3286,103638.03
==
()C
t t D kg kJ u K kg kJ s s ο
107.1912958,.00255.7=-===
查图：kg kJ h kg m v 3290,105.03
==
();
1902958,.00.7C D kg kJ u K kg kJ s ο
===
3、开水房用开水得蒸汽与20=t ℃同压下得水混合，试问欲得t 5得开水，需要多少蒸汽与水？
解 设需蒸汽为kg m V ，则水为V w m m m -=。
由MPa p 1.0=，查得kg kJ h kg kJ h 14.2675,52.417=''='
C t ο
20=时，kg kJ h 96.832=
()()kg kJ h x h x h 07.235952.41714.014.267586.011=?+?='-+''=
根据热力学第学一定律
()[]()()()
()
kg m m m kg h h h h m m h m m h m h m V w V V V 4267733500073396.8307.235996.8352.41750000
21112=-=-==--?=--'==-+-'=?H 4、已知水蒸气kg kj h MPa p /1300,2.0==，试求其s t v ,,。 答案 ()K kg kJ s C t kg m
v .5452.3,30.120,3158.03
===ο
5、kg 1蒸汽，95.0,0.211==x MPa p ，定温膨胀至MPa p 1.02=，求终态s h v ,,及过程中对外所做得功。 解 ()kg kJ w 0.683=
6、进汽轮机得蒸汽参数为435,0.311==t MPa p ℃。若经可逆膨胀绝热至MPa p .2=，蒸汽流量为s kg /0.4，求汽轮机得理想功率为多少千克： 答案 kW P 3
1066.4?=
7、一刚性容器得容积为MPa 3.0，其中5
1为饱与水，其余为饱与蒸汽，容器中初压为
MPa 1.0。欲使饱与水全部汽化，问需要加入多少热量？终态压力为多少？若热源温度为
500℃，试求不可逆温差传热得有效能损失。设环境温度为27℃。
()kJ I 410005.2?=
8、容积为3
36.0m 得刚性容器中贮有350=t ℃得水蒸气，其压力表度数为kPa 100。现容器对环境散热使压力下降到压力表度数为kPa 50。试求：
（1）、确定初始状态就是什么状态？ （2）、求水蒸气终态温度； （3）、求过程放出得热量与放热过程得有效能损失。 设环境温度为20℃，大气压力为MPa 1.0。 答案 （1）过热蒸汽；
（2）C t ο
8.1452=（此结果为利用教材《热工基础与应用》后附录A-7所得。利用较详细水蒸气热表或s h -图答案应为C ο
191）
（3）kJ I kJ Q 8.35,6.82=-=（同上，kJ I kJ Q 2.27,1.59=-=）
9、气轮机得乏汽在真空度为kPa 96干度为88.0=x 得湿空气状态下进入冷凝器，被定压冷却凝结为饱与水。试计算乏汽体积就是饱与水体积得多少倍，以及kg 1乏汽2在冷凝器中放出得热量。设大气压力为MPa 1.0。 答案
kg kJ q V V 2140,1005.3411
=?='
10、一刚性绝热容器内刚性各班将容器分为容积相同得B A ,两部分。设A 得容积为3
16.0m ，内盛有压力为MPa 1.0、温度为300℃得水蒸气；B 为真空。抽掉隔板后蒸汽蒸汽自由膨胀达到新得平衡态。试求终态水蒸气得压力、温度与自由膨胀引起得不可逆有效能损失。设环境温度为20℃，并假设该蒸汽得自由膨胀满足常数=pV 。 解（1）由==1122V p V p 常数 得 ()MPa V V p p 5.02
1
0.1211
2=?== （2） 由C t MPa p ο
300,0.111==，查得
()()m m V v m V V kg v V m K kg kJ s m v 3223
12111315161.062
.032.032.0262.02579
.016
.0.1216.7,2579.0===
=====
==
由kg m v MPa p 3
225161.0,5.0==，查得
()
()()()()
kJ s T I K kJ s s m S K kg kJ s C t g g 88.561941.02931941.01216.74347.762.0.4347.7,63.29301222=?=?==-?=-=?==ο
11、利用空气冷却蒸汽轮机乏汽得装置称为干式冷却器。瑞哦流经干式冷却器得空气入口温度为环境温度201=t ℃，出口温度为352=t ℃。进入冷凝器得压力为kPa 0.7，干度为8.0，出口为相同压力得饱与水。设乏汽流量为h t /220，空气进出口压力不变，比热容为定值。
试求：
（1）、流经干式冷却器得焓增量与熵增； （2）、空气流经干式冷却器得熵变以及不可逆传热引起得熵产。 解（1）由8.0,0.7==x kPa p 查算得