工程热力学华自强第四版答案

【篇一：工程热力学图线分析题题型及答案】

其多变指数和过程名称。

当n=0时，pv0=p=常量，即为定压过程；当n=1时，pv=常量，即为定温过程；

当n=∞时，p1/nv=p0v=v=常量，即为定容过程。

*在p-v图上表示出空气n=1.3压缩过程的技术功和容积变化功。 *在t-s图上表示空气n=1.5压缩过程的热量。

*根据p-v图及t-s图上自点1出发的四种基本热力过程的过程曲线的位置，在图上画出自点1出发的下列各种多变过程：

（1）过程中工质膨胀做功同时向外放热；

（2）过程中工质吸热，膨胀做功同时压力升高;；

（3）过程中工质受压缩向外放热同时温度升高；

（4）过程中工质吸热膨胀同时温度降低；

*在p-v图和t-s图上画出四个基本热力过程曲线，并画出空气

n=1.3的压缩过程线和n=1.5的膨胀过程线。 *在p-v图和t-s图上画出四个基本热力过程曲线，并画出空气n=1.3的膨胀过程线和

n=1.5的压缩过程线。

*在t-s图上表示从p1到p2的可逆和不可逆压缩(膨胀）过程，并说明二者压缩终了温度差异的原因。

*在p-v图和t-s图上画出卡诺循环，并标记出各组成过程的多变指数和过程名称。

*在t-s图上表示出可逆和不可逆的绝热滞止过程。

*画出渐缩喷管(缩放喷管)正常工作时，沿流动方向气体流速和当地声速的变化关系。

渐缩型喷管缩放型喷管

*画出等直径管道中，绝热节流阀前后压力和流体速度变化的关系曲线。

*在p-v图上比较相同起始点和相同压缩终了压力的绝热、多变和定温压缩过程的轴功。

*在t-s图上比较相同起始点和相同压缩终了压力的绝热、多变和定温压缩过程压缩终了的温度。

*利用p-v图和t-s图说明多级压缩中采用中间冷却的必要。

*利用p-v图说明高增压比时，采用多级压缩的必要性。

*在p-v图(t-s图)上画出内燃机定压加热循环（定容加热循环，混合

加热循环），并表示出其循环净热量(循环净功量)。

*画出定压加热燃气轮机循环(开式与闭式)的p-v图和t-s图，说出

组成循环的热力过程及这些过程是在何种设备中完成的。

*画出定压加热燃气轮机循环(开式与闭式)装置示意图，说出组成循

环的各过程多变指数及这些过程是在何种设备中完成的。

【篇二：工程热力学】

1-1 试确定表压力为0.1 kpa时u形管压力计中的液柱高度差。(1)

液体为水，其密度为1 000 kg/m3；

800 kg/m3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmh2o(4 ℃)。提示：参照习题1 提示：参照习题1-1的提示。真空度正比于液柱的“高度”。提示。真空度正比于液柱的高度” 正比于液柱答案：答案：

pv = 80 mmh 2 o 4 o c 。

(

)

图 1-17 斜管压力计工作示意图

1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s2，

设某u形管压力计中汞柱高度差为 30 cm，试求实际压差为多少mmhg(0 ℃)。提示：描述压差的“汞柱高度” 规定状态温度t= ℃及

重力加速度g=980.665cm/s2下的汞柱高度。汞柱高度。提示：描

述压差的“汞柱高度”是规定状态温度 =0℃及重力加速度温度答案：答案：?p=297.5 mmhg(0℃)。

1-4 某水塔高30 m，该高度处大气压力为0.098 6 mpa，若水的密

度为1 000 kg/m3 ，求地面上水管中水的压力为多少mpa。提示：地面处水管中水的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压力之和。提示：地面处水管中水的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压

力之和。答案：答案： p = 0.392 8 mpa 。

dp gd h ， p0 为地面压力地面压力。 =? p rg t

答案：答案： p = 0.099 65 mpa 。

1-6

某烟囱高30 m，其中烟气的平均密度为0.735 kg/m3 。若地面大

气压力为0.1 mpa，温度为

第一章

基本概念及定义

答案：答案：烟囱内底部的真空度 pv = 133.5 pa 。

1-7

设一容器被刚性壁分为两部分，如图1-18示，在容器不同部位装

有压力表，若压力表a的读数为0.19mpa，压力表b的读数为

0.12mpa，大气压力为0.1

mpa，试确定压力表c的读数以及容器两部分内气体的绝对压力。

提示: 压力表b位于容器Ⅱ中，其“当地大气压”为容器Ⅱ的压力。

提示: 压力表位于容器Ⅱ当地大气压” 为容器Ⅱ的压力。位于容器

答案：答案：pg,c=0.07mpa，pⅠ=0.29mpa，

pⅡ=0.29mpa。，，。

图1-18

1-8 某容器中储有氮气，其压力为0.6 mpa，温度为40 ℃。设实验

消耗1 kg氮气，且温度降为30 ℃时容器中压力降为0.4 mpa。试

求该容器的容积。提示：实验前后容器内的气体均理想气体状态。

提示：实验前后容器内的气体均为理想气体状态。

3 答案：答案：v=0.497 3 m 。

1-9 利用真空泵为某设备抽真空，真空泵每分钟的吸气量为0.5 m3 。若设备中空气压力已达到0.1 mmhg，温度为-30 ℃，试求每分钟真

空泵可吸出空气的质量。提示：真空泵吸提示：真空泵吸入

气体的状态可看做与设备中的空气状态相同，且气体为理想气体。

体的状态可看做与设备中的空气状态相同，且气体为理想气体。状

态可看做与设备中的空气状态相同答案：答案：m=0.095 5 g。 1-

10 有两个容器，容器a的容积为0.3 m3，其中充有压力为0.6 mpa、温度为60 ℃的氮气；容器b为真空。连通两容器，使氮气由容器a

流入容器b，并且容器b中压力达到0.15 mpa、温度为20 ℃时，

容器 a中的压力降到0.4 mpa，温度为50 ℃。试求容器b的容积。

提示：连通后容器中的气体质量应为连通前后容器a的气体质量之差，且连通前后两容器内的容器b 前后容器容器内的气体提示：连通后容器b中的气体质量应为连通前后容器a的气体质量之差，且

连通前后两容器内的气体均可看做理想气体。均可看做理想气体。

理想气体

3 答案：答案：vb=0.33 m 。

1-11

有一储气筒，其容积为9.5 m3，筒内空气压力为0.1 mpa、温度为17 ℃。现用压气机向筒内

1-12

输气管道采用压气机加压，设进气的压力为0.1 mpa、温度为20 ℃，而要求每分钟输出压力

为0.3 mpa、温度不高于60 ℃的气体80 m3，现有吸气量为每分钟8 m3的压气机，问需用多少台？

第一章

基本概念及定义

提示：压气机输出气体的质量取决于其气体进口状态。提示：压气

机输出气体的质量取决于其气体进口状态。输出气体的质量取决于

其气体进口状态答案：，取整数为台答案：n=26.4，取整数为27台。

1-13 一刚性容器内储有压缩空气0.1 m3，其压力为0.4 mpa。一橡皮气球内储有0.1 m3的压力为0.15 mpa的空气。两者的温度和环

境温度相同，均为25 ℃。现把两者连通，使刚性容器内的空气流入

橡皮气球，直至两者压力相同。若橡皮气球的压力正比于其容积，

试求空气温度仍为25 ℃时的最终平衡压力及气球的容积。提示：

刚性容器与橡皮气球连通前后其中空气质量不变；橡

皮气球的压力正比于其容积，即

v 初始时刻刚性容器与橡皮气球的容积相等刚性容器与橡皮气球的

容积相等。 = const ；初始时刻刚性容器与橡皮气球的容积相等。 p 3 答案：答案： p = 0.222 mpa ，v=0.148 m 。

1-14 上题中，若容器也为弹性，且容积正比于其中的压力。试求最

终的平衡压力及气球、容器两者各自的容积。提示：题提示。提示：参照1-13题提示。答案：答案： p=0.245mpa， va = 0.0613 m3 ， vb = 0.163 m 3 。

1-17 若气缸中气体在进行一准静态过程时，其状态变化关系为p v

n ＝p1 v1n ＝常量，试证明气体所作容积变化功为 w1-2＝提示：

提示：w 1? 2 = ∫ pdv 。

1 2

1 (p1v1－p2v2) n ?1

第一章

基本概念及定义

1-18 若气缸中co2气体的初始压力为0.25 mpa、温度为200 ℃，

气体经历了一个膨胀过程后温度为 1 100 ℃。设过程中气体的状态

变化规律为p v 1.2 ＝p1 v1 .2 ＝常量，试求膨胀过程中气体所作的

膨胀功。

提示：参照习题 - 的结论，气体为理想气体。提示：参照习题1-17

的结论，气体为理想气体。答案：答案： w1?2 = 94.45 kj kg 。

1-19 某种气体在气缸中进行一个膨胀过程，其容积由0.1 m3增加

到0.3 m3。已知膨胀过程中气体的压力与容积变化关系为 { p}mpa = 0.24{v }m 3 + 0.04 。试求：(1)气体所作的膨胀功；(2)当活塞和气缸的摩擦力保持为1 000 n而活塞面积为0.2 m2时，扣除摩擦消耗

后活塞所输出的功。提示：活塞输出功为气体膨胀功与摩擦耗功之

差为气体膨胀功与摩擦耗功之差。提示：w 1? 2 = ∫ pdv ；活塞输

出功为气体膨胀功与摩擦耗功之差。

1 炉中水蒸气吸热量之和等于煤燃烧放出的热水蒸气在锅炉中的吸

热量等于汽轮机输出功量与气在锅炉中的吸热量等于汽轮机输出功

量量。 (2) 水蒸气在锅炉中的吸热量等于汽轮机输出功量与汽轮

机乏汽带走的能量之和。之和。答案：答案：

2-3 夏日室内使用电扇纳凉，电扇的功率为0.5 kw，太阳照射传入

的热量为0.5 kw。当房间密闭

第一章

基本概念及定义

时，若不计人体散出的热量，试求室内空气每小时热力学能的变化。提示：取密闭房间内的物质为热力学系统。提示：取密闭房间内的

物质为热力学系统。为热力学系统答案：答案：?u=3 600 kj/h。。 2-4 某车间中各种机床的总功率为100 kw，照明用100 w电灯50盏。若车间向外散热可忽略不计，试求车间内物体及空气每小时热

力学能的变化。提示：取密闭车间内的物质为热力学系统。提示：

取密闭车间内的物质为热力学系统。

。 = 1 420 j。

∫

2-8 为保持冷藏箱内的低温不变，必须把环境传入的热量取出。若

驱动制冷机所需的电流为3 a，电源电压为220 v(假设电动机的功

率因数已提高到1)，制冷机每小时排出的热量为5 024 kj，试求由

环境传入冷藏箱的热量。提示：制冷机排出的热量等于环境传入冷

藏箱的热量与驱动制冷机所耗功量之和。提示：制冷机排出的热量

等于环境传入冷藏箱的热量与驱动制冷机所耗功量之和。所耗功量

之和答案：答案：q=2 648 kj/h。

2-9 一热交换器利用内燃机废气加热水。若热交换器中气和水的流动

可看做稳定流动，且流动动能及重力位能的变化可忽略不计。已知

水受热后每秒钟焓增加了25 kj，试分析热交换器的能量转换关系并

求废气焓值的变化。

第一章

基本概念及定义

提示：热交换器中水吸收废气的热量，使得废气焓值降低，自身焓

值增加。热交换器中水吸收废气的热量，使得废气焓值降低，自身

焓值增加。废气的热量焓值增加答案：答案： ?h g = ?25 kj s 。

2-11 有一台空气涡轮机，它所应用的压缩空气的焓为310 kj/kg，

而排出空气的焓为220 kj/kg。若空气的流动为稳定流动过程，且进、出口处的流动动能及重力位能的变化不大，试求涡轮机的轴功。提示：涡轮机轴功等于其提示：涡轮机轴功等于其进、出口空气的焓降。出口空气的焓降。答案：答案： ws = 90 kj kg 。

2-12 有一水槽，槽内使用一个泵轮以维持水作循环流动。已知泵轮

耗功20 w，水槽壁和环境温度的温差为 ?t ，而槽壁和环境间每小

时的热交换量为{q}kj 持稳定时的温度。提示：取水为热力学系统。提示：取水为热力学系统。答案：答案： t = 26.86 ℃。

= 10.5{?t }k 。若环境温度为20 ℃，试求水温保

2-13 设某定量理想气体为一闭口系统，若令该系统分别进行一个定

压过程及一个定容过程，而两过程中系统焓的变化相同。已知系统

热力学能按 ?u = mcv ?t 的关系变化，试求两过程中系统接受的热

量之比。提示：理想气体定压过程压过程热量过程热量两过程中

系统的焓变化相同，的焓变化相同提示：理想气体定压过程热量

qp=?h，定容过程热量qv=?u；两过程中系统的焓变化相同，即温

度变化相同。变化相同。答案：答案：

qp qv

cp cv

。

2-14 某压气机所消耗的功率为40 kw，压缩前空气的压力为0.1 mpa、温度为27 ℃，压缩后空气的压力为0.5 mpa、温度为

150 ℃。已知空气热力学能变化的关系式为 {?u 1,2 }kj/kg =

0.716({t2 } k ? {t1 } k ) ，若压缩过程中空气和外界没有热交换，且进、出口流动动能和重力位能的变化可忽略不计，试求稳定工况下

压气机每分钟的吸气量。提示：忽略换热及宏观动能和宏观位能变

化时，压气机耗功等于工质焓的增加；提示：当忽略换热及宏观动

能和宏观位能变化时，压气机耗功等于工质焓的增加；h=qmh。观

动能和宏观位能变化时

第一章

基本概念及定义

答案：答案： q m = 19.45 kg/min。

2-15 气缸中空气组成的热力系统如图2-11所示。气缸内空气的容

积为800 cm3，温度为20 ℃，压力和活塞外侧大气压力相同，为0.

1 mpa。现向空气加热使其压力升高，并推动活塞上升而压缩弹簧。已知活塞面积为80 cm2，弹簧的劲度系数为 k ＝ 400 n/cm ，实

验得出的空气热力学能随温度变化的关系式为

{?u 1, 2 }kj/kg = 0.716{?t1, 2 } k 。若活塞重量可忽略不计，试求

使气缸内空气压力达到0.3 mpa时所需的热量。

2 1

图2-11

提示：，提示：q=?u+w，w1? 2 = ∫ pdv ，p=pb+kx/a，

v=v1+ax，式中：x为活塞位移；a为活塞面积。，，式中：为活

塞位移；为活塞面积。答案：答案： q = 701.7 j 。

2-17 有一压缩空气储气罐，容积为3 m3。由于用户消耗，气压由3 mpa降为1.2 mpa。假设气体的比热力学能仅为温度的函数，供气

过程中罐内气体的温度保持和环境温度相同，且气流速度不高可忽

略不计，试求供气过程中储气罐和环境交换的热量。提示：以储气

罐为开口系统，考虑热力过程的特点，可写出其过程能量方程为：

提示：以储气罐为开口系统，考虑热力过程的特点，可写出其过程

能量方程为：

答案：答案：q=18.9 kj。

第三章

习题提示与答案理想气体热力学能、焓、比热容和熵的计算

3-1 有1 kg氮气，若在定容条件下受热，温度由100 ℃升高到

500 ℃，试求过程中氮所吸收的热量。

第一章

基本概念及定义

提示：可取定值。提示：qv=cv0?t，cv0 可取定值。答案： kj/kg。答案：qv =296.4 kj/kg。 3-2 有1 mol二氧化碳，在定压条件下受

热，其温度由800 k升高到 1 000 k，试求按定值比热容计算所引起的误差并分析其原因。提示：依据真实比热容或热力性质表计算求

得的热量为“准确”的热量值。提示：依据真实比热容或热力性质表

计算求得的热量为“准确”的热量值。热力性质表计算求得的热量为

答案：原因：计算状态偏离定值比热容的状态(25 较远，且过程温

差较大。答案： ? %= 29.37 %；原因：计算状态偏离定值比热热

容看作定值。提示：空气看做理想气体，比热容看作定值。答案：

kj/k 答案： ?s = -0.023 28 kj/k。

3-11 有1 mol氧，其温度由300k升高至600 k，且压力由0.2

mpa降低到0.15 mpa，试求其熵的变化： (1)按氧的热力性质表计算；(2)按定值比热容计算。

0 0 提示：提示：(1) ?s = s 2 ? s1 ? rln

p2 ，标准状态熵由热力性质表查取；(2)比热容为定值时，熵变为

标准状态熵由热力性质表查取；比热容为定值时，标准状态熵由热

力性质表查取 (2)比热容为定值时熵变为 p1

?s = c p 0 ln

t2 p ? rln 2 。 t1 p1

3-12 有一空储气罐自输气总管充气，若总管中空气的压力为0.6 mpa、温度为27 ℃，试求：(1)当罐内压力达到0.6 mpa时罐内空

气的温度；(2)罐内温度和输气总管内空气温度的关系。提示：储气

罐能量方程：q=u2-u1+he-hi+ws（he为流出工质的焓，hi为流入

工质的焓）；过程特点：提示：储气罐能量方程：流出工质的焓，

工质的焓）；过程特点：能量方程）；过程特点

第一章

基本概念及定义

=0； =0；理想气体的热力学能与焓仅为温度的函数。 q = 0 ；

u1=0；he=0；ws=0；m1=m2；理想气体的热力学能与焓仅为温度

的函数。答案：答案：t2=147 ℃。

【篇三：《工程热力学》电子讲稿-all】