工程热力学.
大题
1、在温度为27C的环境中，通过轴流式压气机将1kg氮气由P 1=0.1 MPa,t1=27C压缩到p2=0.6 MPa, t2=57C至少要消耗多少有用功？ ( C p =1.038 kJ/kg.K, R= 0.296 kJ/kg.K) (02 年A)
2、两股压力相同的空气流，一股气流温度t1 = 400 C 流量为m1 = 120 kg/h，另一股气流
t2 = 150C，m2 = 210 kg/h 。两股气流经等压绝热混合为混合气流，已知空气比热容cp= 1.004
kJ/kg.K，环境温度t0 = 27 C。试求：(01年A)
(1) 混合气流的温度；
(2) 混合过程每小时的熵产；
(3) 混合过程每小时的可用能损失。
3、p1 = 0.1 MPa,温度为t1 = 27的空气进入轴流式压气机被绝热压缩至p2 = 0.34 MPa, t2 = 167C。若空气的定压比热容C p = 1005 J/(kg K),气体常数R g = 287 J/(kg K),环境温度t。= 27C, 试求：(1)压气机耗功及绝热效率；(2)压缩过程熵产及有效能损失。
4、氧气稳定地流过某绝热装置，过程中不作功。进口处流量为10 kg/s ,状态为P 1=O.6M Pa,
t i=2l C ；出口处P2=0.1M Pa，分成流量各为5 kg/s、温度分别为t2'82C和t2” = -40 C的两股气流离开装置。流动过程中工质的动能和位能变化均可忽略不计。试分别用热力学第一定律和第二定律证明该流动过程能否实现？已知氧气C p=0.917 kJ/(kg K)；Rg =0.260 kJ/(kg K)?。
(04 年A)
5、( 10分)汽车轮胎内的压力与轮胎内空气的温度有关。当轮胎内空气温度为25C时，压力计读数为210kPa，设轮胎内的体积为0.025m3不变，确定当轮胎内空气温度升至50C时，胎内压力升高多少？在该温度下要恢复到原来的压力需要放出多少空气？取空气R g =0.287kJ/(kg.K)。(05 年A)
6. 空气在喷管中定熵流动，从初压1.4 MPa,初温200C膨胀到0.14 MPa,质量流量为4.5 kg/s。
已知空气的定压比热容C p =1.004 kJ/kg.K,绝热指数k =1.4 (临界压力比n cr =0.528)。设初速为零，试设计喷管，即确定喷管形状和尺寸。( 00)
7. 在温度为27C的环境中，通过轴流式压气机将1kg氮气由P 1=0.1 MPa ,t1=27C压缩到p2=0.6 MPa, t2=57C至少要消耗多少有用功？ ( C p =1.038 kJ/kg.K, R= 0.296 kJ/kg.K) (00)
8. 两股压力相同的空气流，一股气流温度t1 = 400C,流量为m1 = 120 kg/h ,另一股气流t2 = 150C，m2 = 210 kg/h 。两股气流经等压绝热混合为混合气流，已知空气比热容Cp= 1.004 kJ/kg.K,环境温度t0 = 27 C。试求：
(1) 混合气流的温度；
(2) 混合过程每小时的熵产；
(3) 混合过程每小时的可用能损失。(01)
9. 空气在出口截面积A2=10cm2 的渐缩喷管内定熵流动。喷管入口压力p1 = 2.6 MP a,温度
10.一逆卡诺制冷机的制冷量为250000 kJ/h，冷藏室的温度保持在-20 C，周围环境的温度
t1=80 C (流速c1=0);喷管出口处背压pB=1.2MPa,已知空气比热容cp=1.004 kJ/kg.K,临界压力比为ncr0.528，绝热指数k=1.4，试计算喷管出口处的速度及流量。01 )
10.一逆卡诺制冷机的制冷量为250000 kJ/h，冷藏室的温度保持在-20 C，周围环境的温度
为 20C 。 试求： (1) 此制冷循环的制冷系数； (2) 此装置消耗的功率； (3) 传给环境的热量；
(4) 将此制冷循环画在 T-s 图上。(01) 11.空气在喷管中定熵流动从初压力
1.4 MPa ,初温200C 膨胀到0.14 MPa ,流经喷管的质量
流量为4.5 kg/s 。已知空气的定压比热容
C p =1.004 kJ/kg.K ,绝热指数k =1.4。试设计喷管，即
确定喷管形状和尺寸。 (临界压力比 n cr =0.528) (01)
12.
定压加热燃气轮机装置理想循环如 P-V 图所示，已知初参数
P 1=0.1MPa ,T1=300K,T3=1200
K ,增压比p=6,工质cp=1.004 kJ/kg.K , g =1.4。试：(1)将循环表示在 T-s 图上；(2)计算各 点压力及温度；(3)计算循环吸热量 q1、放热量q2、功量w 及循环热效率ht 。(02) 13.p1 = 0.1 MPa ,温度为t1 = 27的空气进入轴流式压气机被绝热压缩至
p2 = 0.34 MPa , 167C 。若空气的定压比热容 cp = 1005 J/(kg ? K),气体常数 Rg = 287 J/(kg ? K),环境温度 27C,试求：(1)压气机耗功及绝热效率；(2)压缩过程熵产及有效能损失。 (03A)
15.
二物体A 、B 组成绝热系统。
已知二物体的热容量和初温分别为 (mc)A = 2 kJ/K , TA = 300K
(mc)B = 1 kJ/K , TB = 600K 。试计算：
(1) A 、 (2) A 、
16. (1) A 随压力比n = P / p*变化的关系曲线)。
(2)初压 p1 = 3.0 MPa ,初温 t1 = 400 C 的过热水蒸气(h1 = 3235 kJ/kh , v1 = 0.10 m3kg ),可 逆地流经渐缩绝热喷管而进入 pb = 2.0MPa 的空间(hb = 3145 kJ/kg , vb = 0.14 m 印kg )，喷管 出口截面积A2 = 2.5 cm2。忽略初速，试确定蒸汽的流量。 (已知过热水蒸气的 ncr =0.546 ,
hcr = 3085 kJ/kg ，vcr = 0.16 m3/kg ) (03B)
17.二物体A 、B 组成绝热系统。已知二物体的热容量和初温分别为 (mc)A = 2 kJ/K , TA = 300K
(mc)B = 1 kJ/K , TB = 600K.试计算：
(1) A 、B 直接接触经不可逆传热而达到热平衡时的温度
Tm 及此过程的熵产；
(2) A 、 B 经可逆过程而达到热平衡时的温度 TR 及此过程中可能完成的功量。 (03B)
t2 =
t0 = 14. (1)作出等熵流动特性曲线图中的
cf (流速)、c (声速)、A (截面积)曲线(即
A 随压力比 n = p / p* 变化的关系曲线) 。
(2)初压 p1 = 3.0MPa ,初温 t1 = 400 C 的过热水蒸气(h1 = 3235 kJ/kh , v1 = 0.10 m3kg ),可 逆地流经渐缩绝热喷管而进入 pb = 2.0MPa 的空间(hb = 3145 kJ/kg , vb = 0.14 m 印kg )，喷管 出口截面积A2 = 2.5 cm2。忽略初速，试确定蒸汽的流量。 hcr = 3085 kJ/kg ，vcr = 0.16 m3/kg )
cf 、 c 、
已知过热水蒸气的 ncr =0.546 ，
B 直接接触经不可逆传热而达到热平衡时的温度
Tm 及此过程的熵产；
B 经可逆过程而达到热平衡时的温度 TR 及此过程中可能完成的功量。 (03B)
作出等熵流动特性曲线图中的 cf (流速)、c (声速)、A (截面积)曲线(即 cf 、c 、
18. 某房屋用热泵供热维持其室温为20C。某日户外温度降到-2C，该房屋散热量为80000
kJ/h，若在此条件下热泵供暖系数为 2.5，试确定：(1)热泵消耗的功率；(2)装置从室外
冷空气中吸取的热量。(04A)
19.
氧气稳定地流过某绝热装置， 过程中不作功。进口处流量为10
kg/s ，状态为P 1=0.6M Pa ,
t1=21 C ;出口处p2=0.1MPa ,分成流量各为 5 kg/s 、温度分别为t2 ' =82C 和t2” = - 40 C 的两股气流离开装置。 流动过程中工质的动能和位能变化均可忽略不计。 试分别用热力学第 一定律和第二定律证明该流动过程能否实现？已知氧气 kJ/(kg ? K) 。 (04A)
20. 两个材质相同的容器，容积均为 1m3，处于压力为 力为1MPa 的干饱和蒸汽，另一个盛有 1MPa 的饱和水。 哪一个容器爆炸引起的危害性大些？为什么？(已知 v"=0.19430m3/kg , u'=761 .4kJ/kg ; u"=2583kJ/kg ) (04B)
21. (10分)汽车轮胎内的压力与轮胎内空气的温度有关。当轮胎内空气温度为 25C 时，压 力计读数为210kPa ,设轮胎内的体积为 0.025m3不变，确定当轮胎内空气温度升至 50C 时，
胎内压力升高多少？在该温度下要恢复到原来的压力需要放出多少空气？取空气 Rg
=0.287kJ/(kg.K)。 (05A)
21.(16分)空气在喷管中定熵流动， 初速为零，初温20C,从初压1.4MPa,膨胀到0.14MPa ,
质量流量为4.5kg/s 。已知空气的定压比热容
cp=1.004kJ/(kg.K)，比热容比g =1.4 (临界压力
比 ncr =0.528)。试：
(1) (2)
25. (8 分)
在温度为27C 的环境中，通过轴流式压气机将 1kg 氮气由p1=0.1 MPa,t1=27 C 压缩到p2=0.6 MPa, t2=57 C 至少要消耗多少有用功( cp =1.038 kJ/kg.K , R= 0.296 kJ/kg.K ) (96)
26. (15分)渐缩喷管出口截面积
A2=0.5cm2，空气在喷管内定熵流动，已知进口参数为
cp=0.917 kJ/(kg ? K), Rg =0.260
0.1MPa 的环境中。其中一个装有压 如果由于意外的原因发生爆炸,问 p=1MPa 时：v'=0.0011274m3/kg , 画出定熵流动特性曲线； 设计喷管(即确定喷管形状和尺寸)
12分)某冷凝器内的蒸汽压力为
为2000kJ/kg ,蒸汽冷却为水后其焓为 汽在冷凝器中放出的热量是多少 22. kJ ？
0.008MP a 。蒸汽以100m/s 的速度进入冷凝器，其焓 160kJ/kg ,流出冷凝器时的速度为 10m/s 。问每千克蒸 (05B) 23. (8 分)
(1) 将蒸汽压缩制冷循环表示在
(2) 一逆卡诺制冷机的制冷量为 为 20C 。 试求： (1) 此制冷循环的制冷系数； ⑷将此制冷循环画在 T-s 图上。 24. (14 分)
(1)作出定熵流动特性图中的 c (流速)、a (声速)、A (截面积)曲线(即
比 p / p* 变化的关系曲线) 。
⑵ 空气在喷管中定熵流动从初压力
1.4 MPa ,初温200 C 膨胀到0.14 MPa ,
流量为4.5 kg/s 。已知空气的定压比热容
cp=1.004 kJ/kg.K ,绝热指数k =1.4
=0.528)。试设计喷管,即确定喷管形状和尺寸。
T-s 图上。 250000 kJ/h ，冷藏室的温度保持在 -20 C, (2) 此装置消耗的功率; (3)
周围环境的温度 传给环境的热量；
c 、 a 、 A 随压力 流经喷管的质量 临界压力比 ncr
p1=3bar , t1=127 C, c1=0,出口处背压 pB =1.56bar 。已知空气比热容 cp
=1.004kJ/kg.K ,绝 热指
数k=1.4, ncr=0.528 , R=0.287kJ/kg.K 。试确定： ⑴ 喷管出口截面上空气压力 处空气的流动状态； 的空气流量 （kg/h ） 。 28. 轴流式压气机把 kPa,该压气机的绝热效率为 示在 T-s 图
上。（设空气 cp=1.004 kJ/kg ? K , R=0.287 kJ/kg - K ） （98）
29. 一逆卡诺制冷机的制冷量为 250000 kJ/h ,冷藏室的温度保持在 -20 C,周围环境的温度 为 20C 。 试求： （1） 此制冷循环的制冷系数； （2） 此装置消耗的功率； （3） 传给环境的热量； ⑷将此制冷循环画在 T-s 图上。
30. 空气在喷管中定熵流动从初压力 1.4 MPa ,初温200C 膨胀到0.14 MPa ,流经喷管的质 量流量为4.5 kg/s 。已知空气的定压比热容 cp=1.004 kJ/kg.K ，绝热指数k =1.4 （临界压力比 ncr =0.528）。试设计喷管,即确定喷管形状和尺寸。
p2，出口
⑵ 计算空气流经喷管的出口温度 T2,比容v2,速度c2以及通过喷管 （97）
1 kg 空气由环境状态 p1=100 kPa , t1=20C,不可逆绝热压缩到
p2=800
0.9。试求压气机所消耗的技术功和该过程的可用能损失，
并表
31. 在温度为27C 的环境中，通过轴流式压气机将
p2=0.6 MPa, t2=57 C 至少要消耗多少有用功？（
1kg 氮气由 p1=0.1 MP a , t1=27C 压缩到 cp =1.038 kJ/kg.K ， R= 0.296 kJ/kg . K ) (99)
判断题：
1. 热力系统经历不可逆过程，其熵必定增加。
2. 热力系统经历吸热过程，其熵必定增加。
3. 热力系统经历放热过程，其熵必定减少。
4. 经不可逆过程后，就无法使系统回复到原来的状态。
5.
系统经历绝热过程，其熵必定不变。 （ ）（ 00A 、 6.
系统经历可逆过
程，其熵必定不变。 （ ）
)(98、00A 、01B 年) (98、00A 、01B 年) (98、00A 、01B 年)
(
01B 年) 01B 年)
( )
98、00A 、01B 年）
9. 可逆定容过程中系统与外界交换的热量等于过程终态和初态的内能差， 统与外界交换的热量等于过程终态和初态的焓差。 （ ） （01 年
A ）
1 0 .处于非平衡状态的系统，其 p ， v ，T 是不可能确定的（ 的（ ）。（04年 A ）
11.不可逆过程必然导致出现熵产（ ），系统熵增加（
12. 热量、功量、熵产均是过程量（ ）。（04年A ） 13. 封闭系统的熵增加则一定是吸了热（ 年 A ）
14.
平衡状态是不随时间改变的均匀状态（ 参数来描写（ ）。（ 04 年 B ）
） （01 年 A ）
（01 年 A ） 可逆定压过程中系
）；U ，V ，m 也是不可能确定 ）。（ 04 年 A ）
），熵减少则一定是放了热（
）。（04
）。只有处于平衡状态的系统才可用状态
15. 有熵产的过程必然不可逆（），熵不变的过程必然可逆（）。（04年B）
16. 系统分别经历可逆及不可逆过程从同一初态到同一终态，则其S-定相同（），对外交换的热量和功量也一定相同（）。（04年B）
《工程热力学》(第五版) 配套课件
第一章基本概念 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。 温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。 相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压
工程热力学的公式大全
工程热力学公式大全 1.梅耶公式: R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 2.比热比: v p v p v p Mc Mc c c c c ===''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能: 1． 宏观动能: 221mc E k = 2． 重力位能: mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能: 1.p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++ =221 2.gz c u e ++=22 1 3.U E = 或u e =(没有宏观运动,并且高度为零) 热力学能变化: 1.dT c du v =,?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2.)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用定值比热计算)
3.102000121221t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用平均比热计算) 4.把()T f c v =的经验公式代入?=?2 1dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用真实比热公式计算) 5.∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1121 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之与,各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6.?-=?21pdv q u 适用于任何工质,可逆过程。 7.q u =? 适用于任何工质,可逆定容过程 8.?=?21pdv u 适用于任何工质,可逆绝热过程。 9.0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10.W Q U -=? 适用于mkg 质量工质,开口、闭口,任何工质,可逆、不可逆过程。 11、w q u -=? 适用于1kg 质量工质,开口、闭口,任何工质,可逆、不可逆过程 12、pdv q du -=δ 适用于微元,任何工质可逆过程 13.pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化: 1.pV U H += 适用于m 千克工质 2.pv u h += 适用于1千克工质 3.()T f RT u h =+=
【工程热力学讲义大全】
【工程热力学讲义大全】 绪论 问题：本课程是什么？干什么？有什么特点？ 一、能源和动力工程 1、能源：人类赖以生存和发展的物质资源称为能源。人们的衣、 食、住、行，时时处处都离不开能源。从某个角度来讲，人类的发展史就是开发和利用能源的历史。而开发和利用能源的先进程度是社会进步的标志。 2、能源的利用：能源的利用方式可分为两种，一是直接利用，即将 自然界的能源不经过形态转换而利用。如晒太阳、风车、水车等。 自然界现有形态的能源称为一次能源。二是间接利用，将一次能源经过形态转换再利用。如火力发电、发动机等。这样的能源称为二次能源。在能源利用的发展史中，先是一次利用，后来发展二次利用，电能的优点是众所周知的。从节能和环保的观点出发，能源一次利用方式并非落后和将被淘汰，应当发展。 3、动力工程：由热能转换为机械能的装置称为热机，所有热机（蒸 汽机、内燃机、蒸汽动力装置等）称为动力工程。
二、工程热力学 1、主要内容：基本概念；基本理论；基本工质；热力过程；热力循 环。工程热力学是研究热功转换及其规律的科学。早期是随着热机而诞生的，如今应用已很广，包括热机、制冷、空调、化工等众多领域。 2、研究方法：宏观方法（宏观定义、宏观定律、宏观参数）与合理 抽象、简化手段相结合。 3、特点：用少量的宏观基本定律演绎出丰富的内容，具有应用的广 泛性和结论的准确性。 三、几个问题： 1、能量和能源一样吗？ 2、能量守恒吗？什么是节能？如何节能？节能的标准是什么？
第一章 基本概念 工程热力学的概念较多，要注意理解。本章先介绍一些基本概念。 1— 1工质和热力系 一、 工质 1、 定义：实现热功转换的媒介物质。 2、 举例： *工质的物理特性：流体（气体和液体）、大热容、变比容。 *工质可分为两大类，气体和蒸汽。气体工质一般作为理想气体处理。 二、 热力系 1、定义：热力学分析和研究的对象或范围。例： 媒介 热 功 工质
工程热力学的公式大全
5．梅耶公式： R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 6．比热比： v p v p v p Mc Mc c c c c = = = ''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能： 1． 宏观动能： 2 2 1mc E k = 2． 重力位能： mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能： 1．p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++=2 21 2．gz c u e ++=22 1 3．U E = 或 u e =（没有宏观运动，并且高度为零） 热力学能变化： 1．dT c du v =，?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2．)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算） 3．10 20 121 2 2 1 t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算）
4．把 ()T f c v =的经验公式代入?=?2 1 dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算） 5．∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1 1 21 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6．?-=?2 1pdv q u 适用于任何工质，可逆过程。 7．q u =? 适用于任何工质，可逆定容过程 8．?=?21 pdv u 适用于任何工质，可逆绝热过程。 9．0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10．W Q U -=? 适用于mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。 11.w q u -=? 适用于1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程 12.pdv q du -=δ 适用于微元，任何工质可逆过程 13．pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化： 1．pV U H += 适用于m 千克工质 2．pv u h += 适用于1千克工质 3．()T f RT u h =+= 适用于理想气体 4．dT c dh p =，dT c h p ?=?2 1 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程
工程热力学思考题答案,第一章
第 一 章 基本概念与定义 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地交换就是绝热系。 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.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b e p p p =+()e p p >， b e p p p =-()e p p <中，当地大气压是否必定是环境大气压？ 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.温度计测温的基本原理是什么？ 答：选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随物体的冷热程度不同有显著的变化。有两个系统分别和第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？ 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.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明 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。 8.分别以图参加公路的自行车赛车运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子内的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这是什么系统。 答：赛车运动员因为有呼吸有物质交换，运动员 对自行车作功，因此有能量交换，因此赛车运动 员是开口系统。压缩空气只有对子弹作功，因此 为闭口系统。杯子内的热水对外既有能量交换又 有物质交换，因此为开口系统，正在运行的电视 机有能量交换物物质交换，因此为闭口系统 9．家用加热电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（不包括电机热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，是什么系统？什么情况下构成孤立的系统？ 答：仅仅考虑电热水器为控制体，因有盖，不能与外界进行物质交换但与电机热器有热交换，因此是闭口系统。将电加热器包括在内，无热量交换因此是绝热过程。如果电加热器内电流非外部，而是用电池，即可认为绝热系统。 10.分析汽车动力系统与外界的质能交换情况？ 答：汽车发动机有吸气，压缩，作功，排气四个过程，因此吸气过程吸 收外界的空气，过程中既有物质的进入，也有随物质进入带入的能量。
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第一章基本概念 1、基本概念 热力系统:用界面将所要研究得对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔得研究对象,称为热力系统,简称系统。 边界:分隔系统与外界得分界面,称为边界。 外界:边界以外与系统相互作用得物体,称为外界或环境。 闭口系统:没有物质穿过边界得系统称为闭口系统,也称控制质量。 开口系统:有物质流穿过边界得系统称为开口系统,又称控制体积,简称控制体,其界面称为控制界面。 绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称为绝热系统。 孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递与物质交换,称为孤立系统。 单相系:系统中工质得物理、化学性质都均匀一致得系统称为单相系。 复相系:由两个相以上组成得系统称为复相系,如固、液、气组成得三相系统。 单元系:由一种化学成分组成得系统称为单元系。 多元系:由两种以上不同化学成分组成得系统称为多元系。 均匀系:成分与相在整个系统空间呈均匀分布得为均匀系。 非均匀系:成分与相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。 热力状态:系统中某瞬间表现得工质热力性质得总状况,称为工质得热力状态,简称为状态。 平衡状态:系统在不受外界影响得条件下,如果宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热得与力得平衡,这时系统得状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。 状态参数:描述工质状态特性得各种物理量称为工质得状态参数。如温度(T)、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。 基本状态参数:在工质得状态参数中,其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来,称为基本状态参数。 温度:就是描述系统热力平衡状况时冷热程度得物理量,其物理实质就是物质内部大量微观分子热运动得强弱程度得宏观反映。 热力学第零定律:如两个物体分别与第三个物体处于热平衡,则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力:垂直作用于器壁单位面积上得力,称为压力,也称压强。 相对压力:相对于大气环境所测得得压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质得压力即为相对压力。 比容:单位质量工质所具有得容积,称为工质得比容。 密度:单位容积得工质所具有得质量,称为工质得密度。 强度性参数:系统中单元体得参数值与整个系统得参数值相同,与质量多少无关,没有可加性,如温度、压力等。在热力过程中,强度性参数起着推动力作用,称为广义力或势。 广延性参数:整个系统得某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之与,如系统得容积、内能、焓、熵等。在热力过程中,广延性参数得变化起着类似力学中位移得作用,称为广义位移。
01 清华大学 工程热力学 第一章
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1-15 1-8 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？
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5．梅耶公式： R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 6．比热比： v p v p v p Mc Mc c c c c ===''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能： 1． 宏观动能： 221mc E k = 2． 重力位能： mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能： 1．p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++ =221 2．gz c u e ++=221 3．U E = 或u e =（没有宏观运动，并且高度为零） 热力学能变化： 1．dT c du v =，?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2．)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算） 3．102000121221t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算）
4．把()T f c v =的经验公式代入?=?2 1dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算） 5．∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1121Λ 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6．?-=?21pdv q u 适用于任何工质，可逆过程。 7．q u =? 适用于任何工质，可逆定容过程 8．?=?21pdv u 适用于任何工质，可逆绝热过程。 9．0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10．W Q U -=? 适用于mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。 11.w q u -=? 适用于1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程 12.pdv q du -=δ 适用于微元，任何工质可逆过程 13．pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化： 1．pV U H += 适用于m 千克工质 2．pv u h += 适用于1千克工质 3．()T f RT u h =+= 适用于理想气体 4．dT c dh p =，dT c h p ?=?2 1 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程
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Chapter 1 enthalpy 焓entropy 熵 conservation of energy principle 能量守恒原理 first law of thermodynamics 热力学第一定律 zeroth law of thermodynamics 热力学第零定律 classical thermodynamics 经典热力学 statistical thermodynamics 统计热力学 surroundings 环境 boundary 边界 closed system 闭口系统 control mass 控制质量 isolated system 孤立系统 open system 开口系统 control volume 控制体积 property 参数,性质 intensive properties 强度参数 extensive properties 广延参数 specific properties 比参数 specific volume/weight/heat/enthalpy 比容/比重/比热/比焓thermal equilibrium 热平衡 mechanical equilibrium机械平衡 phase equilibrium 相平衡 chemical equilibrium 化学平衡 state postulate 状态假设 simple compressible system 简单可压缩系统independent 独立的 process 过程 path 路径 quasi-static/quasi-equilibrium process 准平衡过程 work-producing devices 输出功设备 isothermal process 等温过程 isobaric process 等压过程 isochoric/isometric process 等容过程 adiabatic process 绝热过程 steady-flow process 稳流过程 Celsius scale 百分温度标 Fahrenheit scale 华氏温标 thermodynamic temperature scale 热力学温标 absolute temperature 绝对温度 Kelvin scale 开尔文温标 Rankine scale 兰金温度标 ideal-gas temperature scale 理想气体温标 constant-volume gas thermometer 定容气体温度计
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；
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第一章基本概念 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。 温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。 相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。 密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。 强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。 广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容
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1.4用斜管压力计测量镐炉尾制0道中的再空度〔习题1?斗图）宣子的倾斜角日讥压力计中废用密度咎imitrtg加的水.斜管中阪柱桧M50mm.当地朮气压时仍5mmHg,握部烟道中地气的真空產似ramHiO表示）屋熒时压J] ｛用Pa表示h 解=馳式压力计上慷数艮加气的真空厦 附-p glanSO*-150^10 O3kg/m3 K?.8l m/s3-l50K9.8lPa 呦气的绝对压力 卫円交* 13.蝕5mmH150mmH ^0-10114.2 mmH a O-C.99侈10J Pa 1-4 例1如图「已如大\B^b=10132SPa R□型管内汞柱高度Z/=300inin T%怵我B读数为□.2S43MP1,求土蛊室压力卩圭及吒医表盏的读数"丄. A 1 1"B◎ c!.R l" u 解:PB =Pb +PeS =101325Pa ^O r2543xlp fr Pa =355600Pa % 解：P B^P^P.3 = 101325Pa+0.2543 106Pa = 355600Pit P厂烬+ p B =(133.32 ?< 300) Pa + 35 5600Pa =0,3956MPa P A =Pb +P M p諒=P A~P b=0.3956MPa-0.101325MPa = 0.2943MPa 强调： Ph是测压仪表所在环境压力
1-10某空调器输入功率L5kWffi 向环境介质输出轴量5.lkW,求空调器的制拎乘数. 解；制冷遽囁 毎严叫=5.1kW-1.5kW^3J 6kW 制羚系数 4 3.6kW ￡ =」= ------------- = 2.4 此 1.5kW 2-4 臬种理想气体初态时从工鬼叫卩心 K=ei419m 」经过故热膨能过裡，烬态 p 2=170kPa, V 2= 0.2744m\过程戢值变化AW = -fi7?51d 『□釦谨吒体的质呈逛床 ^^r^l2flkJ/(kg K),且肯定也鴉 ⑴热力学能变虽；(2> 量定容比热和气 体常數心. 解：U 由诒的定文式H=U+P V ^J/= AU + 4(pV) = At/ +{p J V J -內叫) 二-67.95U - (170kPii x 0.2744m 3-52OkPaxO.l419m 1) = -40.8 lkJ K) .越R 理想飞捋的社舐 (2)定值想容时 At/ = rm? L A7-.芯H =叫比、所圖 (2)宦值热容时 At/= me, AT, AH = mc p ^T ,所以 此=q -q = 5.20kI/(kg K)-3.123kJ/(kg -K) = 2.077kJ/(ltg ? K) 2-5 AH/At/ j.20kJ/(kg-K) -6T95kJ/(-4O.81kJ) = 3.123kJ/(kgK)
工程热力学思考题答案,第一章
第 一 章 基本概念与定义 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地交换就是绝热系。 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.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b e p p p =+()e p p >， b e p p p =-()e p p <中，当地大气压是否必定是环境大气压？ 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.温度计测温的基本原理是什么？ 答：选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随物体的冷热程度不同有显著的变化。有两个系统分别和第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？ 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.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明 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。 8.分别以图参加公路的自行车赛车运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子内的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这是什么系统。 答：赛车运动员因为有呼吸有物质交换，运动员 对自行车作功，因此有能量交换，因此赛车运动 员是开口系统。压缩空气只有对子弹作功，因此 为闭口系统。杯子内的热水对外既有能量交换又 有物质交换，因此为开口系统，正在运行的电视 机有能量交换物物质交换，因此为闭口系统 9．家用加热电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（不包括电机热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，是什么系统？什么情况下构成孤立的系统？ 答：仅仅考虑电热水器为控制体，因有盖，不能与外界进行物质交换但与电机热器有热交换，因此是闭口系统。将电加热器包括在内，无热量交换因此是绝热过程。如果电加热器内电流非外部，而是用电池，即可认为绝热系统。 10.分析汽车动力系统与外界的质能交换情况？ 答：汽车发动机有吸气，压缩，作功，排气四个过程，因此吸气过程吸 收外界的空气，过程中既有物质的进入，也有随物质进入带入的能量。压缩后喷油点火，这个过程中压缩点火为能量交换，喷油为物质交换。
工程热力学 严家騄 完整答案
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 。 [解]：(1) 6(0.110Pa 1000Pa)/133.3224742.56mmHg v b p p p =-=?-= (2) 1-2 试确定表压为0.01MPa 时U 型管压力计中液柱的高度差。 26()1(0.110Pa 1000Pa)99000N b F A P A P P m =?=-=??-=
工程热力学
《工程热力学》 思考题： 1、热力学第一定律的实质是什么？并写出热力学第一定律的两个基本表达式。 答：热力学第一定律的实质是能量转换与守恒原理。热力学第一定律的两个基本表达式为：q=Δu+w；q=Δh+wt 2、热力学第二定律的实质是什么？并写出熵增原理的数学表达式。 答：热力学第二定律的实质是能量贬值原理。熵增原理的数学表达式为：dSiso≥0 。 3、什么是可逆过程？实施可逆过程的条件是什么？ 答：可逆过程为系统与外界能够同时恢复到原态的热力过程。实施可逆过程的条件是推动过程进行的势差为无穷小，而且无功的耗散。 4、过热蒸汽绝热节流，呈现什么节流效应?并说明理由。 答：利用h-s图可知温度降低，呈现节流冷效应。如图：h1=h2；P1>P2；∴t1>t2 5、水蒸汽定压发生过程一般要经历哪些阶段？当压力高于临界压力时又是一个什么样的过程？ 答：水蒸汽定压发生过程一般要经历预热、汽化、过热三个阶段。当压力高于临界压力时水蒸汽定压发生过程没有汽化阶段，汽化是一个渐变过程。 6、系统经历一个不可逆过程后就无法恢复到原状态。 由不可逆过程的定义可知：系统可以恢复到原状态，但系统与外界不能同时恢复到原状态。填空题 1、工质的基本状态参数是(温度，压力，比容) 2、氮气的分子量μ=28，则其气体常数（296.94） 3、气体吸热100kJ，内能增加60kJ，这时气体体积（增大） 4、实现准平衡过程的条件是（推动过程进行的势差为无穷小） 5、根据热力系统和外界有无（物质）交换，热力系统可划分为（开口和闭口） 6、作为工质状态参数的压力应该是工质的（绝对压力） 7、稳定流动能量方程式为(q=(h2-h1)+(C22-C12)/2+g(Z2-Z1)+wS） 8、理想气体的定压比热CP和定容比热CV都仅仅是（温度）的单值函数。 9、氧气O2的定压比热CP=0.219kcal/kgK,分子量μ=32.则其定容比热CV=(0.657)kJ/kgK。 10、气体常数Rg与通用气体常数R之间的关系式为：Rg =（R/M） 11、平衡状态应同时满足（热）平衡与（力）平衡。 12、技术功wt的定义是由三项能量组成，据此技术功wt的定义式可表示为：wt =（mΔc2/2+mg Δz+mws）。 13、热力系与外界间的相互作用有( 质量交换) 和（能量交换)两类。 15、热力系的总储存能为（热力学能）、（宏观动能）与（宏观位能）的总和。 16、开口系进出口处，伴随质量的进出而交换（推动）功。 17、理想气体的定压比热cp和定容比热cv之间的关系式是（cp-cv=R）。 18、多变指数n = (0)的多变过程为定压过程 19、u=cVΔT适用于理想气体的（任何）过程；对于实际气体适用于（定容）过程。 20、推动功等于（pv），热力学能与推动功之和为(焓）。 21、开尔文温标与摄氏温标之间的关系式为：（T=t+273.15）华氏温度换算F=9/5*t+32；绝对压力与真空度之间的关系式为：（Pb-Pv）。 22、卡诺循环是由（两个可逆等温过程和两个可逆的绝热过程）组成的。卡诺效率η=ω/q1=1-T2/T1 ; 23、热力学第一定律的基本数学表达式q=Δu+w适用于（任何）工质，适用于（任何）过程。
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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p V48KPa ，大气压力p b0.102MPa ，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 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c V 。 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p g 75KPa ，大气压力p b 0.098MPa ，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 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c p 。 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
工程热力学
一、 第一定律 1、一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。 Q=W+ΔU 过程 热量Q （KJ ） 膨胀功 W(KJ) 内能变化 ΔU （KJ ） 1—2 1000 0 1000 2—3 0 200 -200 3—4 -750 -750 4—1 0 0 0 2、四种功的关系，及做功来源 做功根源：△ c 2/2，g △z ，w s ，△(pv) 二、理想气体 1、容积 V =0.5m 3 的空气初压 p1=0.3MPa ，初温t1 =150℃，经可逆多变膨胀过程到终态p2 =0.08MPa ， t2 =20℃，求：过程中热力学能、焓及熵的变化量.（空气作为理想气体，其比热容可取定值，气体常数 =287J/(kg.K)； =1005 J/(kg.K)） 1、解： q u w =?+t ()t q h w u pv w =?+=?+?+2 t 1 2s w c g z w =?+?+()t w pv w =?+
kg J/(kg.K) kJ kJ J 2、有5kg的空气，初态时T 1 =477K,P 1 =0.32Mpa，经可逆定容加热，终温T 2 =600K. 设空气为理想气体，求过程功及过程热量（Rg =287J/( kg·K)，=1.005 k J/( kg·K)） 2、kJ kJ kJ/K 定容加热，过程功为 0 ，过程热量kJ 三、第二定律 1、有人声称已设计成功一种热工设备,不消耗外
功,可将65 ℃的热水中的20%提高到95 ℃,而其余80%的65 ℃的热水则降到环境温度15 ℃,分析是否可能? 若能实现,则65 ℃热水变成95 ℃水的极限比率为多少?已知水的比热容为4.1868kJ/kg.K 1、解：热一律, 热平衡，设有1kg 65 ℃的热水 m kg 从65 ℃提高到95 ℃, 吸热 (1-m )kg 从65 ℃降低到15 ℃, 放热 热二律 取孤立系 解得 368.15288.15 ln (1)ln 338.15338.15 cm c m =+-[] (9565)(1)(1565)288.15 cm c m --+--+ iso mkg (1-m)kg 0 S S S S ?=?+?+?=环境iso mkg (1-m)kg S S S S ?=?+?+?环境 =0.6249m =