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
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：
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 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。若大气压力为MPa 098.0，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用MPa 表示）
MPa p MPa p 0039.0;0247.021==
8.测得容器的真空度mmHg p v 550=，大气压力
MPa p b 098.0=，求容器内的绝对压力。若
大气压变为
MPa p b
102.0='，求此时真空表上的读数为多少
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 时的表压力；
（2）.真空计上的读数为kPa 70时气体的绝对压力； （3）.绝对压力为kPa 50时的相应真空度（kPa ）； （4）.表压力为MPa 25.0时的绝对压力（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的冰点和沸点分别为0℃和100℃，而华氏温标则相应地取为32℉和212℉。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。
B At t F +=
将水在标准大气压下的冰点值032
和F
℃，以及沸点值100292和F ℃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 -=+-?=
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时膨胀功的表达式，并在
p V -图上定性画出过程线、示出膨胀功。
答案：略
12.某气体的状态方程为g pV R T =，试导出：
（1）.定稳下气体
,p v 之间的关系；
（2）.定压下气体,v T 之间的关系； （3）.定容下气体
,p T 之间的关系。
答案：（1）.
21
12v v p p =；（2）.
1
2
12T T v v =；（3）.
1
2
12T T p p =。
第二章 热力学第一定律
1.一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为318010/q
kg h =?，输出功率为55000P kW =，全厂耗煤
,19.5/m c q t h =，煤的发热量为33010/c q kJ kg =?。蒸汽在锅炉中吸热量2680/q kJ kg =。试
求：
（1）.该动力厂的热效率t η；
（2）.锅炉的效率B η（蒸汽总吸热量煤的总发热量）。 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
%411034.155000
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 -=--=-=?
对于返回初态的过程
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 的热量，同时热力学能增加了94kJ 。此过程是膨胀过程还是压缩过程？系统与外界交换的功是多少？
答案：此过程为压缩过程；此过程中系统与外界交换的功是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的增量； （2）.压缩过空气热力学能的增量； （3）.压缩过程外界消耗的功。 答案：（1）.0=?U
；
（2）. 0=?U ；（3）.kj W 390-=。 5.闭口系统中实施以下过程，试填补表中的空缺数据。
表中括号内的数为答案。
6.如图所示，某封闭系统沿b c a --途
径由状态
a
变
量kj 90，对外
化到b ，吸入热做功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 -和b d -中系统吸收的热量
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 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的汽车沿坡度为 15的山坡下行，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，求因刹车而产生的热量。
kj Q 51004.2?=。
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）.汽轮机进出口蒸汽的绝压各为多少？ （2）.单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ （3）.汽轮机的功率为多少？ 答案 （1）.
MPa
p MPa p 6.3099.921==
（2）.kg kj sh /1200=ω
（3）.kW P
410332.1?=
（4）.考虑进出口动能差后sh ω的相对偏差
%67.0=sh ω
10.进入冷凝器的泛汽的蒸汽为MPa p 005.0=，比焓kg kj h /25001=，出口为同压下的水，比
焓为kg kj h /77.1372=,若蒸汽流量为h t /22，进入冷凝器的冷却水温为171
='t ℃，冷却水出口温度为
302
='t ℃，试求冷却水流量为多少？水的比热容为)./(18.4K kg kj 。
答案
)/(104.9563,h kg q w m ?=
11.某活塞式氮气压气机，压缩的氮气的参数分别为：
MPa p 1.01=，kg m v /88.031=；
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 氮气所做的功； （2）.生产每kg 压缩氮气所需的功； （3）.带动比压气机至少要多大的电动机。 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的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的热交换可以忽略，问滞止过程空气的焓变化了多少？
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35.0m 的贮气罐内。压送前贮气罐上的压力表读数为kPa 3，温度为
C 20，压送终了时压力表读数为kPa 30，温度为C 50。试求压送到罐内的2CO 的质量。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
.0.189.044314.813030101.01033101.033311221122322311=???
? ??+?-+???=???
?
??-=-=
?====
=+?=+==+?=+=
2. 体积为3
03.0m 的某钢性容器内盛有了
C kPa 20,700的氮气。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。若由于外界加热的原因造成阀门开启，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.氧气瓶的容积330.0m V =瓶中氧气的表压力为C t MPa p g 30,
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
202=，试问此时氧气的表压力为多少（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的空气量折合表准状况时为h m 366000
。鼓风机实际送入的热空气温度为
C 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 35110000
0010068.112
.027325027366000101325.0.?=+??===
5.某理想气体比热比4.1==V p c k
，定压比热容()K kg kJ c p .042.1=，求该气体的摩尔质
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3
1.0m 的封闭容器内装有氧气，其压力为kPa 300，温度为C
15，问应加入多少热量可
使氧气温度上升到C
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
.0103003
3=+????== （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 .656.015
=
()K kg kJ c V
.756.08000
=
(
)
()()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的某理想气体，在定容下由C
275，加热到C
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
301=定压加热到C 400，分别用定值比热容，平均比热容（表）计算其热力学能和焓的变化。
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的2CO ，由C t kPa p 900,80011==膨胀到C t kPa p 600,12022==，试利用
定值比热容求其热力学能、焓和熵的变化。
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
7
27.850.0189.029
29.189.044314.81212=??? ??
-?=???? ?
?-=?-=-??=?=?H -=-??=?=?=?===?=====
10. 在体积为35.1m V
=的钢性容器内装有氮气。初态表压力为
MPa
p g 0.21=，温度为C
230
，
问应加入多少热量才可使氮气的温度上升到C
750
？其焓值变化是多少？大气压力为MPa 1.0。
(1)按定值比热容计算； (2)按真实比热容的多项式计算； (3)按平均比热容表计算；
(4)按平均比热容的直线关系式计算。 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. 某氢冷却发电机的氢气入口参数为
C
t MPa p g 40,2.011==，出口参数为
C t MPa p g 66,19.022==。若每分钟入口处体积流量为35.1m ，试求氢气经过发电机后的热力学
能增量、焓增量和熵增量。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********.45.1103.036111kg 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）按平均比热容的直线关系式
()()[]()()[]
()()
()[]
min .4459.03.029.0ln 157.431327366ln 39.143459.0ln ln 55.91406618.103459.0.18.1040660005945.012.10.39.1440660005945.03.1431212664066402121
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 =??? ?
?
-+?=???
?
??-=?=-??=?=?=+?+==+?+=
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C
300，出口
温度为C
80
。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)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. 进入气轮机的空气状态为C kPa 600,600，绝热膨胀到
C kPa
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的轴功； (2)过程的熵产及有效能损失，并表示在s T
-图上；
(3)过程可逆膨胀到kPa 100输出的轴功。 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
100
ln 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、氮气和二氧化碳组成的混合气体，各组元的摩尔数为
mol
n mol n mol n CO N O 3.0,65.0,08.0222===
试求混合气体的体积分数、质量分数和在C t kPa p 27,400==时的比体积。
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：对于理想气体的绝热过程，若比热容为定值，则无论过程是否可逆，恒有
()
211
T T k R w g --=
式中：1T 和2T 分别为过程初终态的温度。 证明 对于理想气体的绝热过程，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 理想气体的热力过程
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、过程热量以及熵的变化。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. 一氧化碳的初态为
K T MPa p 493,5.411==。定压冷却到K T 2932=。试计算kmol 1的一
氧化碳在冷却过程中的热力学能和焓的变化量，以及对外放出的热量。比热容取定值。
答案
kJ kJ U 441082.5,10154.4?=?H ?=?
3. 氧气由MPa p C t 1.0,3011
== 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的技术功；
(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的技术功； (3)将它们表示在同一副v p -图和s t -图上，试在图上比较两者的耗功。
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 -图和s T -图上的表示分别如图3-37（a ）和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 -图中可以看到，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.使将满足以下要求的理想气体多变过程在v
p -和
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、升温和放热； (2)气体的多变指数8.0=n
，膨胀；
(3)气体受压缩、降温又降压； (4)气体的多变指数2.1=n
，受压缩；
(5)气体膨胀、将压且放热。
答案如图3-38（a）和图3-38（b）所示的v
p-图和s
T-图上，1-1，1-2，1-3，1-4和1-5分别为满足（1），（2），（3），（4）和（5）要求的多变过程线。
5.柴油机汽缸吸入温度C
t
60
1
=的空气3
3
10
5.2m
-
?，经可逆绝热压缩。空气的温度等于燃料的着火温度。若燃料的着火温度为C
720，问空气应被压缩到多大的体积？
答案3
4
2
10
63
.1m
V-
?
=
6.有kg
1空气，初态为C
t
MPa
p
27
,
6.0
1
1
=
=，分别经下列三种可逆过程膨胀到MPa
p1.0
2
=，试将各过程画在v
p-图和s
t-图上，并求各过程始态温度、做工量和熵的变化量：
(1)定温过程；
(2)25
.1
=
n的多变过程；
(3)绝热过程。
答案
（1）
()K
kg
kJ
s
kg
kJ
w
kg
kJ
w
C
t
t
.
514
.0
;
3.
154
3.
154
;
27
2
=
?
=
=
=
（2）
kg
kJ
s
kg
kJ
w
kg
kJ
w
C
t
t
154
.0
,
6.
129
7.
103
,
35
.
63
2
=
?
=
=
-
=
(3)
,
7.
120
2.
86
,
2.
93
2
=
?
=
=
-
=
s
kg
kJ
w
kg
kJ
w
C
t
t
v
p-图和s
T-图如图3-39所示。
7.一容积为3
2.0m 的贮气罐，内装氮气，其初压力
MPa p 5.01=，温度C t 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
287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
.0105.03
6111=+????== 开始过程是定容过程，则
()()()
)
(0.21896.67150)(96.67496273278ln 10297.0297
.027
2.0108.0ln 150300496297.02
5
086.14963105
.08.0.3
632232322232211122kJ 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36.0m V
=的空气瓶内装有压力MPa p 101=，温度为K T 3001=的压缩空气，打开压
缩空气瓶上的阀门用以启动柴油机。假定留在瓶中的空气进行的是绝热膨胀。设空气的比热容为定值，
)./(287.0K 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的压力
3p 为多大？
答案 （1） kg m K T 6.15,1.2712-=?= （2）
MPa p 75.73=
9.是导出理想气体定值比热容的多变过程的初、终态熵变为
1
2
12ln )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的kg 1空气，K 450定容冷却到K 300，空气放出的热量全部被温度为17℃的大气环境所吸收。求空气所放出热量的饿有效能和传热过程、的有效能损失，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
由于放出的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的s T
-图
上阴
影面积所示。
11.空气进行可逆压缩的多变过程，多变指数,3.1=n 耗功量为kg kj /95.67，求热量和热力学能变
化。
答案 kJ U kJ Q 85.50,95.16=?-=
第六章 水蒸气
1.湿饱和蒸汽，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==
()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 ,,,和过热度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
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 ===
3.开水房用开水的蒸汽与20=t
℃同压下的水混合，试问欲得t 5的开水，需要多少蒸汽和水？
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 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
工程热力学 思考题
工程热力学第五章思考题 5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立？ （1）功量可以转换成热量，但热量不能转换成功量。 答：违反热力学第一定律。功量可以转换成热量，热量不能自发转换成功量。 热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机，但对于可逆定温过程，所吸收的热量可以全部转换为功量，与此同时自身状态也发生了变化。从自发过程是单向发生的经验事实出发，补充说明热不能自发转化为功。 （2）自发过程是不可逆的，但非自发过程是可逆的。 答：自发过程是不可逆的，但非自发过程不一定是可逆的。 可逆过程的物理意义是：一个热力过程进行完了以后，如能使热力系沿相同路径逆行而回复至原态，且相互作用中所涉及到的外界也回复到原态，而不留下任何痕迹，则此过程称为可逆过程。自发过程是不可逆的，既不违反热力学第一定律也不违反第二定律。根据孤立系统熵增原理，可逆过程只是理想化极限的概念。所以非自发过程是可逆的是一种错误的理解。 （3）从任何具有一定温度的热源取热，都能进行热变功的循环。 答：违反普朗克-开尔文说法。从具有一定温度的热源取热，才可能进行热变功的循环。 5-2 下列说法是否正确？ （1）系统熵增大的过程必须是不可逆过程。 答：系统熵增大的过程不一定是不可逆过程。只有孤立系统熵增大的过程必是不可逆的过程。 根据孤立系统熵增原理，非自发过程发生必有自发补偿过程伴随，由自发过程引起的熵增大补偿非自发过程的熵减小，总的效果必须使孤立系统上增大或保持。可逆过程只是理想化极限的概念。 （2）系统熵减小的过程无法进行。 答：系统熵减小的过程可以进行，比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。 （3）系统熵不变的过程必须是绝热过程。 答：可逆绝热过程就是系统熵不变的过程，但系统熵不变的过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增，不一定是可逆绝热过程。 （4）系统熵增大的过程必然是吸热过程，它可能是放热过程吗？ 答：因为反应放热，所以体系的焓一定减小。但体系的熵不一定增大，因为只要体系和环境的总熵增大反映就能自发进行。而放热反应会使环境获得热量，熵增为ΔH/T。体系的熵也可以减小，只要减小的量小于ΔH/T，总熵就为正，反应就能自发进行。 （5）系统熵减少的过程必须是放热过程。可以是吸热过程吗？ 答：放热的过程同时吸热。 （6）对不可逆循环，工质熵的变化∮ds?0。 答：∮ds=0。 （7）在相同的初、终态之间，进行可逆过程与不可逆过程，则不可逆过程中工质熵的变化大于可逆过程工质熵的变化。
工程热力学(第五版_)课后习题答案
工程热力学(第五版_)课后 习题答案 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 28 83140==M R R ＝)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v ＝kg m /3 v 1= ρ＝3/m kg （3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T R 0＝kmol m /3 2-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B ＝ kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 111RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝ B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO 2的质量
)1122(21T p T p R v m m m -= -= （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m= 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少 解：同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m ＝ 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气3 m 3，充入容积 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875.810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 ==m m t 2 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 、 m 3的空气在下占体积为 5.591 .05.87.01221=?==P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3，则要压缩 m 3的空气需要的时间 == 3 5.59τ 2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃
工程热力学第四版课后思考题答案
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 +p ｇ （p > p ｂ）， p = p b -ｐv (p < p b ） 中,当地大气压是否必定是环境大气 压? 当地大气压p b 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? 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。 8．分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统(闭口系统——忽略蒸发时)、正在运行的电视机是闭口系统。 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。 4题图 9题图
工程热力学课后习题及答案第六版完整版
2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3） MPa p 1.0=， 500 =t ℃时的摩尔容 积 Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 28 8314 0= = M R R ＝)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 101325 273 9.296?== p RT v ＝kg m /3 v 1 =ρ＝3/m kg （3） MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T R 0 ＝kmol m /3 2-3．把CO 2压送到容积3m 3 的储气罐里，起始表压力 301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由 t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B ＝ kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 压送后储气罐中CO 2的质量 根据题意 容积体积不变；R ＝ B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO 2的质量 )1 1 22(21T p T p R v m m m -= -= （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3 的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3 ，问鼓风机送风量的质量改变多少 解：同上题 1000)273 325 .1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m ＝41.97kg 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力 为的空气3 m 3 ，充入容积8.5 m 3 的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压 缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875.810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 == m m t 2 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3 的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 、8.5 m 3 的空气在下占体积为 5.591 .05 .87.01221=?== P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3 ，则要压缩 m 3 的 空气需要的时间 == 3 5 .59τ
工程热力学第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)
工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版 第1章 基本概念及定义 1.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。 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 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P b 应是“当地环境介质”的压 ) ( )( b v b b e b P P P P P P P P P P <-=>+=；
工程热力学第四版课后思考题答案
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 =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b ) 中，当地大气压是否必定是环境大气 压？ 当地大气压p b 改变，压力表读数就会改变。当地大气压 p b 不一定是环境大气压。 5．温度计测温的基本原理是什么？ 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。 8．分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统（闭口系统——忽略蒸发时）、正在运行的电视机是闭口系统。 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。 4题图 9题图
工程热力学习题集答案
工程热力学习题集答案一、填空题 1．常规新 2．能量物质 3．强度量 4．54KPa 5．准平衡耗散 6．干饱和蒸汽过热蒸汽 7．高多 8．等于零 9．与外界热交换 10．7 2g R 11．一次二次12．热量 13．两 14．173KPa 15．系统和外界16．定温绝热可逆17．小大 18．小于零 19．不可逆因素 20．7 2g R 21、（压力）、（温度）、（体积）。 22、（单值）。 23、（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零）。 24、（熵产）。 25、（两个可逆定温和两个可逆绝热） 26、（方向）、（限度）、（条件）。
31.孤立系； 32.开尔文(K)； 33.－w s =h 2－h 1 或 －w t =h 2－h 1 34.小于 35. 2 2 1 t 0 t t C C > 36. ∑=ω ωn 1 i i i i i M /M / 37.热量 38.65.29% 39.环境 40.增压比 41.孤立 42热力学能、宏观动能、重力位能 43.650 44.c v (T 2－T 1) 45.c n ln 1 2T T 46.22.12 47.当地音速 48.环境温度 49.多级压缩、中间冷却 50.0与1 51.（物质） 52.（绝对压力）。 53.（q=(h 2-h 1)+(C 22 -C 12 )/2+g(Z 2-Z 1)+w S ）。 54.（温度） 55. (0.657)kJ/kgK 。 56. (定熵线)
57.（逆向循环）。 58.（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程） 59.（预热阶段、汽化阶段、过热阶段）。 60.（增大） 二、单项选择题 1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.A 9.C 10.B 11.A 12.B 13.B 14.B 15.D 16.B 17.A 18.B 19.B 20.C 21.C 22.C 23.A 三、判断题 1．√2．√3．?4．√5．?6．?7．?8．?9．?10．? 11．?12．?13．?14．√15．?16．?17．?18．√19．√20．√ 21.（×）22.（√）23.（×）24.（×）25.（√）26.（×）27.（√）28.（√） 29.（×）30.（√） 四、简答题 1.它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡 状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。 一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 2.1kg气体:pv=R r T mkg气体:pV=mR r T 1kmol气体：pV m=RT nkmol气体：pV=nRT R r是气体常数与物性有关，R是摩尔气体常数与物性无关。 3.干饱和蒸汽：x=1,p=p s t=t s v=v″,h=h″s=s″
工程热力学思考题参考答案,第四章
第四章气体和蒸汽的基本热力过程 4.1试以理想气体的定温过程为例，归纳气体的热力过程要解决的问题及使用方法解决。 答：主要解决的问题及方法： (1) 根据过程特点（及状态方程）——确定过程方程 (2) 根据过程方程——确定始、终状态参数之间的关系 (3) 由热力学的一些基本定律——计算,,,,,t q w w u h s ??? (4) 分析能量转换关系（P —V 图及T —S 图）（根据需要可以定性也可以定量） 例：1)过程方程式：T =常数（特征）PV =常数（方程） 2)始、终状态参数之间的关系： 12p p =2 1 v v 3)计算各量：u ?=0、h ?=0、s ?=21p RIn p -=21 v RIn v 4)P ?V 图，T ?S 图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况 4.2对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用 答：不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式21()v q u c t t =?=-适于定容过程,21()p q h c t t =?=-适用于定压过程。 4.3在定容过程和定压过程中，气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。定温过程气体的温度不变，在定温过程中是否需对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？ 答：定温过程对气体应加入的热量 4.4过程热量q 和过程功w 都是过程量，都和过程的途径有关。由理想气体可逆定温过程热量公式 2 111 v q p v In v =可知，故只要状态参数1p 、1v 和2v 确定了，q 的数值也确定了，是否q 与途径无关？ 答：对于一个定温过程，过程途径就已经确定了。所以说理想气体可逆过程q 是与途径有关的。 4.5在闭口热力系的定容过程中，外界对系统施以搅拌功w δ，问这v Q mc dT δ=是否成立？ 答：成立。这可以由热力学第一定律知，由于是定容过2211 v v dv w pdv pv pvIn RTIn v v v ====??为零。故v Q mc dT δ=，它与外界是否对系统做功无关。 4.6绝热过程的过程功w 和技术功t w 的计算式： w =12u u -，t w =12h h - 是否只限于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？
工程热力学-课后思考题答案
第一章基本概念与定义 1．答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定 2．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．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．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．答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。 6．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．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化的原因。 8．答：（1）第一种情况如图1-1（a）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。 9．答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。 10．答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态，外界没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。 11．答：不一定。主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。
工程热力学思考题答案,第三章
第三章 理想气体的性质 1.怎样正确看待“理想气体”这个概念？在进行实际计算是如何决定是否可采用理想气体的一些公式？ 答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。 判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如：气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。 2.气体的摩尔体积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 0.022414m 3 /mol? 答：气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异；但因所处状态不同而变化。只有在标准状态下摩尔体积为 0.022414m 3 /mol 3.摩尔气体常数 R 值是否随气体的种类不同或状态不同而异？ 答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化。 4.如果某种工质的状态方程式为pv =R g T ，那么这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗？ 答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。 5.对于一种确定的理想气体，()p v C C 是否等于定值？p v C C 是否为定
值？在不同温度下()p v C C -、p v C C 是否总是同一定值？ 答：对于确定的理想气体在同一温度下()p v C C -为定值， p v C C 为定值。在不同温度下()p v C C -为定值，p v C C 不是定值。 6.麦耶公式p v g C C R -=是否适用于理想气体混合物？是否适用于实际 气体？ 答：迈耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。 7.气体有两个独立的参数，u(或 h)可以表示为 p 和 v 的函数，即(,)u u f p v =。但又曾得出结论，理想气体的热力学能、焓、熵只取决于温度，这两点是否矛盾？为什么？ 答：不矛盾。实际气体有两个独立的参数。理想气体忽略了分子间的作用力，所以只取决于温度。 8.为什么工质的热力学能、焓、熵为零的基准可以任选？理想气体的热力学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数值？对理想气体的熵又如何？ 答：在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量。热力学能、焓、熵都只是温度的单值函数，变化量的计算与基准的选取无关。热力学能或焓的参照状态通常取 0K 或 0℃时焓时为0，热力学能值为 0。熵的基准状态取p 0=101325Pa 、T 0=0K 熵值为 0 。 9.气体热力性质表中的h 、u 及s 0的基准是什么状态？ 答：气体热力性质表中的h 、u 及s 0的基准是什么状态00(,)T P 00T K =
最新工程热力学课后作业答案第五版
工程热力学课后作业答案第五版
2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3） MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 28 8314 0= = M R R ＝296.9)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 101325 2739.296?== p RT v ＝0.8kg m /3 v 1= ρ＝1.253/m kg （3） MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝ p T R 0＝64.27kmol m /3 2-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力 301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温 度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B ＝101.325 kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 1 11RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2 2 22RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝188.9 B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO 2的质量
)1 122(21T p T p R v m m m -= -= （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m ＝41.97kg 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa 的空气3 m 3，充入容积8.5 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa ？设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875 .810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 == m m t 2 19.83min 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa 一定量的空气压缩为0.7MPa 的空气；或者说0.7MPa 、8.5 m 3的空气在0.1MPa 下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 0.7MPa 、8.5 m 3的空气在0.1MPa 下占体积为 5.591 .05 .87.01221=?== P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩0.1MPa 的空气3 m 3，则要压缩59.5 m 3的空气需要的时间 == 3 5 .59τ19.83min 2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃，质量为2.12kg 。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B ＝101kPa ，问：（1）气缸中空气的终温是多少？（2）终态的比容是多少？（3）初态和终态的密度各是多少？
(完整版)工程热力学习题集附答案
工程热力学习题集 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 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 。 5．只有 过程且过程中无任何 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、 和 。 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 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为可逆循环。 9．熵流是由 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12．绝热系是与外界无 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 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 。 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 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 和两个 过程所构成。 17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（填大、小） 18．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为不可逆循环。 19．熵产是由 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。 22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。 23、热力平衡的充要条件是：（ ）。 24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。 25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。
工程热力学课后答案
《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 1.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。 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。 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：“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。 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？在绝对压力计算公式 P 二P b P e (P P b) ；P = P b - P v (P ：： P b) 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”。 5.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。 6.经验温标的缺点是什么？为什么? 答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。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制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 7.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明答：分两种不同情况：⑴若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用, 系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的温度逐渐降低，水的温度逐渐升高，最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态；⑵若系统原处于平衡状态，则只有在外界的作用下（作功或传热）系统的状态才会发生变。 &图1-16a、b所示容器为刚性容器：⑴将容器分成两部分。一部分装气体, 一部分抽 成真空，中间是隔板。若突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？⑵设真空部分装 有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块, 问气体係统）是否作功? 图1-16 .吾苦翹E附團 ⑶上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在P-V图上表示？ 答：⑴；受刚性容器的约束，气体与外界间无任何力的作用，气体（系统）不对外界作功; ⑵b情况下系统也与外界无力的作用，因此系统不对外界作功；
工程热力学思考题答案
第十一章制冷循环 1.家用冰箱的使用说明书上指出，冰箱应放置在通风处，并距墙壁适当距离，以及不要把冰箱温度设置过低，为什么 答：为了维持冰箱的低温，需要将热量不断地传输到高温热源（环境大气），如果冰箱传输到环境大气中的热量不能及时散去，会使高温热源温度升高，从而使制冷系数降低，所以为了维持较低的稳定的高温热源温度，应将冰箱放置在通风处，并距墙壁适当距离。 在一定环境温度下，冷库温度愈低，制冷系数愈小，因此为取得良好的经济效益，没有必要把冷库的温度定的超乎需要的低。 2.为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环 答：由于空气定温加热和定温放热不易实现，故不能按逆向卡诺循环运行。在压缩空气制冷循环中，用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程。 3.压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法为什么 答：压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。
4.压缩空气制冷循环的制冷系数、循环压缩比、循环制冷量三者之间的关系如何 答： 压缩空气制冷循环的制冷系数为：()() 14 2314-----o o net k o q q h h w q q h h h h ε= == 空气视为理想气体，且比热容为定值，则：()() 14 2314T T T T T T ε-= --- 循环压缩比为：2 1 p p π= 过程1-2和3-4都是定熵过程，因而有：1 3 22114 k k T T P T P T -??== ??? 代入制冷系数表达式可得：11 1 k k επ -= - 由此式可知，制冷系数与增压比有关。循环压缩比愈小，制冷系数愈大，但是循环压缩比减小会导致膨胀温差变小从而使循环制冷量减小，如图（b ）中循环1-7-8-9-1的循环压缩比较循环1-2-3-4-1的小，其制冷量 （面 T s O 4′ 9′ 1′ O v （a （b ） 压缩空气制冷循环状态参数
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 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： 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 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。若大气压力为MPa 098.0，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用MPa 表示） MPa p MPa p 0039.0;0247.021== 8.测得容器的真空度 mmHg p v 550=，大气压力 MPa p b 098.0=，求容器内的绝对压力。若大气
工程热力学课后答案..
《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。 ⒍ 经验温标的缺点是什么?为什么? 答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。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制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 ⒎ 促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。 答：分两种不同情况： ⑴ 若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用，系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的温度逐渐降低，水的温度逐渐升高，最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态； ⑵ 若系统原处于平衡状态，则只有在外界的作用下（作功或传热）系统的状态才会发生变。 ⒏ 图1-16a 、b 所示容器为刚性容器：⑴将容器分成两部分。一部分装气体， 一部分抽成真空，中间是隔板。若突然抽去隔板，气体(系统)是否作功？ ⑵设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块， 问气体(系统)是否作功？ ⑶上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在P-v 图上表示？ 答：⑴；受刚性容器的约束，气体与外界间无任何力的作用，气体（系统）不对外界作功； ⑵ b 情况下系统也与外界无力的作用，因此系统不对外界作功；
工程热力学思考题及答案
工程热力学思考题及答案 第一章基本概念 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的交换就是绝热系。 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，这是它们的本质区别。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.假如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 = p b+p e(p >p b)，p v=p b?p (p b