工程热力学思考题答案,第八章知识分享
清华大学工程热力学思考题答案
《工程热力学》思考题参考答案目录第一章思考题参考答案 (2)第二章思考题参考答案 (4)第三章思考题参考答案 (9)第四章思考题参考答案 (16)第五章思考题参考答案 (21)第六章思考题参考答案 (25)第七章思考题参考答案 (27)第八章思考题参考答案 (31)第九章思考题参考答案 (34)第十章思考题参考答案 (39)第十二章思考题参考答案 (45)第一章 思考题参考答案1．进行任何热力分析是否都要选取热力系统？答:是。
热力分析首先应明确研究对象，根据所研究的问题人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空间，目的是确定空间内物质的总和。
2．引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题?答：若系统处于热力平衡状态,对于整个系统就可以用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使得热力分析大为简化。
3．平衡态与稳定态的联系与差别。
不受外界影响的系统稳定态是否是平衡态？ 答：平衡态和稳定态具有相同的外在表现,即系统状态参数不随时间变化；两者的差别在于平衡态的本质是不平衡势差为零，而稳定态允许不平衡势差的存在，如稳定导热.可见，平衡必稳定；反之,稳定未必平衡.根据平衡态的定义，不受外界影响的系统，其稳定态就是平衡态.在不受外界影响（重力场除外）的条件下,如果系统的状态参数不随时间变化,则该系统所处的状态称为平衡状态。
4．表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？答：由于表压力和真空度都是相对压力,而只有绝对压力才是工质的压力。
表压力g p 与真空度v p 与绝对压力的关系为:b g p p p =+b v p p p =-其中b p 为测量当地的大气压力。
工质的压力不变化，相当于绝对压力不变化,但随着各地的纬度、高度和气候条件的不同，测量当地的大气压值也会不同.根据上面两个关系式可以看出，虽然读数也会不同。
5．准静态过程如何处理“平衡状态”又有“状态变化”的矛盾?答：准静态过程是指系统状态改变的不平衡势差无限小，以致于该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态。
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<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：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
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？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。
8.(1)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。
清华大学工程热力学思考题答案
一个常数？ 答： 根据定压比热容和定容比热容的定义，以及理想气体状态方程可 以推导出，（见课本79页）。可见，两者之差为常数。
第二章 思考题参考答案
1． 工质膨胀时是否必须对工质加热？工质边膨胀边放热可能否？ 工质边被压缩边入热量可以否？工质吸热后内能一定增加？ 对工质加热，其温度反而降低，有否可能？
答：由闭口系统热力学第一定律关系式： 规定吸热，对外做功。
(1) 不一定；工质膨胀对外做功，，由于可以使，因此可能出现，即 对外放热；
态量。而这里所指的比热容并不是在以上特定过程下的比热容，因此仅
可以表示成为：。可见，这里所指的比热容是由两个参数决定的，且是
与过程有关的量。
7． 理想气体的内能和焓为零的起点是以它的压力值、还是以它的
温度值、还是压力和温度一起来规定的？
答：由于理想气体的内能和焓仅为温度的单值函数，与压力无关，因此
理想气体的内能和焓为零的起点是以它的温度值（热力学温度值）来规
1．进行任何热力分析是否都要选取热力系统？ 答：是。热力分析首先应明确研究对象，根据所研究的问题人为地划定 一个或多个任意几何面所围成的空间，目的是确定空间内物质的总和。 2．引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题？ 答：若系统处于热力平衡状态，对于整个系统就可以用一组统一的并具 有确定数值的状态参数来描述其状态，使得热力分析大为简化。 3．平衡态与稳定态的联系与差别。不受外界影响的系统稳定态是否是 平衡态？ 答：平衡态和稳定态具有相同的外在表现，即系统状态参数不随时间变 化；两者的差别在于平衡态的本质是不平衡势差为零，而稳定态允许不 平衡势差的存在，如稳定导热。可见，平衡必稳定；反之，稳定未必平 衡。 根据平衡态的定义，不受外界影响的系统，其稳定态就是平衡态。 在不受外界影响（重力场除外）的条件下，如果系统的状态参数不随时 间变化，则该系统所处的状态称为平衡状态。 4．表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化， 测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？ 答：由于表压力和真空度都是相对压力，而只有绝对压力才是工质的压 力。表压力与真空度与绝对压力的关系为： 其中为测量当地的大气压力。
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<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：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
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？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。
8.(1)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。
工程热力学思考题参考答案
第八章压气机的热力过程1、利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机缸常以水冷却或气缸上有肋片，为什么答：因为气体在压缩时，以等温压缩最有利，其所消耗的功最小，而在人力打气时用湿布包裹气筒的下部或者在压气机的气缸用水冷却，都可以使压缩过程尽可能的靠近等温过程，从而使压缩的耗功减小。
2、既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它答：对于活塞式压气机来说，由于制造公差、金属材料的热膨胀及安装进排气阀等零件的需要，在所难免的会在压缩机中留有空隙，所以对于此类压缩机余隙容积是不可避免的，但是对于叶轮式压气机来说，由于它是连续的吸气排气，没有进行往复的压缩，所以它可以完全排除余隙容积的影响。
3、如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩为什么答：我们采用分级压缩的目的是为了减小压缩过程中余隙容积的影响，即使实现了定温过程余隙容积的影响仍然存在，所以我们仍然需要分级压缩。
4、压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济答：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，压力升高，不利于进一步压缩，且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，相比于绝热压缩气体压力较低，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。
5、压气机所需要的功可从第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功，并用T-S图上面积表示其值。
答：由于压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，所以压气机耗功应以技术功计，一般用w c 表示，则w c =-w t由第一定律：q=△h+w t ，定温过程：由于T 不变，所以△h 等于零，既q=w t ，q=T △s ，21lnp p R s g =∆，则有 多变过程：w c =-w t =△h-q 所以⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-111121n n g c p p T R n n w 绝热过程：即q=0，所以6、活塞式压气机生产高压气体为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺答：由于活塞式压气机余隙容积的存在，当压缩比增大时，压气机的产气量减小，甚至不产气，所以要将压缩比控制在一定范围之内，因此采用多级压缩,以减小单级的压缩比。
工程热力学第8章答案
第8章 湿空气和空气调节8-1 今测得湿空气的干球温度t =30℃，湿球温度t s =20℃，当地大气压力p b =0.1MPa 。
求：湿空气的相对湿度ϕ、含湿量d 、焓h 。
解：查h-d 图得：相对湿度 ϕ=40%；含湿量d =10.7g/kg(DA)；比焓h=57.5kJ/kg(DA)8-2 已知湿空气开始时的状态是p b =0.1MPa ，温度t =35℃，相对湿度ϕ=70%，求水蒸气的分压力和湿空气的露点温度；如果保持该湿空气的温度不变，而将压力提高到(40)0.00738C Mpa °= 110.77.380.6221000.7s s p p p ϕϕ××=×−−× MPa C p s 000873.0)5(2=° %1002=ϕ)(/48.51000873.0100873.01622.0622.02222DA kg g p p p d s s =×−××=−=ϕϕ )(/4.2848.588.332DA kg g d d d =−=−=∆8-4 一功率为800W 的电吹风机，吸入的空气为0.1MPa 、15℃、ϕ=70%，经过电吹风机后，压力基本不变，温度变为50℃，相对湿度变为20%，不考虑空气动能的变化。
求电吹风机入口的体积流量（m 3/s ）。
解：1）0(15)0.00171s p C MPa =)(/82.1071.1100100071.1622.0DA kg g d =−×=1(30)0.00424s p C MPa = 010(15) 1.7140%(30) 4.24s s p C p C ϕ=== 2）02(50)0.01235s p C MPa = 020(15) 1.7113.8%(50)12.35s s p C p C ϕ===)86.12501(005.111111t d t h h h v a ++=+=222用图解法及计算法求混合后湿空气的焓、含湿量、温度，相对湿度。
工程热力学思考题答案,第八章
第八章压气机的热力过程1、利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部,会发现打气时轻松了一点,工程上压气机缸常以水冷却或气缸上有肋片,为什么？答:因为气体在压缩时,以等温压缩最有利,其所消耗的功最小,而在人力打气时用湿布包裹气筒的下部或者在压气机的气缸用水冷却,都可以使压缩过程尽可能的靠近等温过程,从而使压缩的耗功减小。
2、既然余隙容积具有不利影响,就是否可能完全消除它？答:对于活塞式压气机来说,由于制造公差、金属材料的热膨胀及安装进排气阀等零件的需要,在所难免的会在压缩机中留有空隙,所以对于此类压缩机余隙容积就是不可避免的,但就是对于叶轮式压气机来说,由于它就是连续的吸气排气,没有进行往复的压缩,所以它可以完全排除余隙容积的影响。
3、如果由于应用气缸冷却水套以及其她冷却方法,气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩,这时就是否还需要采用分级压缩？为什么？答:我们采用分级压缩的目的就是为了减小压缩过程中余隙容积的影响,即使实现了定温过程余隙容积的影响仍然存在,所以我们仍然需要分级压缩。
4、压气机按定温压缩时,气体对外放出热量,而按绝热压缩时不向外放热,为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？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,压力升高,不利于进一步压缩,且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,相比于绝热压缩气体压力较低,有利于进一步压缩耗功小,所以等温压缩更为经济。
5、压气机所需要的功可从第一定律能量方程式导出,试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功,并用T-S 图上面积表示其值。
答:由于压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩与输出,所以压气机耗功应以技术功计,一般用w c 表示,则w c = -w t由第一定律:q=△h+w t ,定温过程:由于T 不变,所以△h 等于零,既q=w t ,q=T △s,21ln p p R s g =∆,则有12ln p p T R w g c = 多变过程:w c = -w t =△h-q()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=---=-111111111112112112n n g g V P P T R n n T T T R n n T T c n n q κκκκκ ()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=∆-1111112112112n n g g p p p T R T T T R T T c h κκκκ 所以⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-111121n n g c p p T R n n w 绝热过程:即q=0,所以⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∆=-=-111121n n g t c p p T R h w w κκ 6、活塞式压气机生产高压气体为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺？答:由于活塞式压气机余隙容积的存在,当压缩比增大时,压气机的产气量减小,甚至不产气,所以要将压缩比控制在一定范围之内,因此采用多级压缩,以减小单级的压缩比。
工程热力学第8章答案
第8章 湿空气和空气调节8-1 今测得湿空气的干球温度t =30℃，湿球温度t s =20℃，当地大气压力p b =0.1MPa 。
求：湿空气的相对湿度ϕ、含湿量d 、焓h 。
解：查h-d 图得：相对湿度 ϕ=40%；含湿量d =10.7g/kg(DA)；比焓h=57.5kJ/kg(DA)8-2 已知湿空气开始时的状态是p b =0.1MPa ，温度t =35℃，相对湿度ϕ=70%，求水蒸气的分压力和湿空气的露点温度；如果保持该湿空气的温度不变，而将压力提高到(40)0.00738C Mpa °= 110.77.380.6221000.7s s p p p ϕϕ××=×−−× MPa C p s 000873.0)5(2=° %1002=ϕ)(/48.51000873.0100873.01622.0622.02222DA kg g p p p d s s =×−××=−=ϕϕ )(/4.2848.588.332DA kg g d d d =−=−=∆8-4 一功率为800W 的电吹风机，吸入的空气为0.1MPa 、15℃、ϕ=70%，经过电吹风机后，压力基本不变，温度变为50℃，相对湿度变为20%，不考虑空气动能的变化。
求电吹风机入口的体积流量（m 3/s ）。
解：1）0(15)0.00171s p C MPa =)(/82.1071.1100100071.1622.0DA kg g d =−×=1(30)0.00424s p C MPa = 010(15) 1.7140%(30) 4.24s s p C p C ϕ=== 2）02(50)0.01235s p C MPa = 020(15) 1.7113.8%(50)12.35s s p C p C ϕ===)86.12501(005.111111t d t h h h v a ++=+=222用图解法及计算法求混合后湿空气的焓、含湿量、温度，相对湿度。
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第八章压气机的热力过程
1、利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机缸常以水冷却或气缸上有肋片，为什么？
答：因为气体在压缩时，以等温压缩最有利，其所消耗的功最小，而在人力打气时用湿布包裹气筒的下部或者在压气机的气缸用水冷却，都可以使压缩过程尽可能的靠近等温过程，从而使压缩的耗功减小。
2、既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它？
答：对于活塞式压气机来说，由于制造公差、金属材料的热膨胀及安装进排气阀等零件的需要，在所难免的会在压缩机中留有空隙，所以对于此类压缩机余隙容积是不可避免的，但是对于叶轮式压气机来说，由于它是连续的吸气排气，没有进行往复的压缩，所以它可以完全排除余隙容积的影响。
3、如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩？为什么？
答：我们采用分级压缩的目的是为了减小压缩过程中余隙容积的影响，即使实现了定温过程余隙容积的影响仍然存在，所以我们仍然需要分级压缩。
4、压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？
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，压力升高，不利于进一步压缩，且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，相比于绝热压缩气体压力较低，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。
5、压气机所需要的功可从第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功，并用T-S 图上面积表示其值。
答：由于压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，所以压气机耗功应以技术功计，一般用w c 表示，则w c = -w t
由第一定律：q=△h+w t ，
定温过程：由于T 不变，所以△h 等于零，既q=w t ，q=T △s ，2
1ln p p R s g =∆，则有 12ln
p p T R w g c = 多变过程：w c = -w t =△h-q
()⎥⎥⎥⎦
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⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=---=-111111111112112112n n g g V P P T R n n T T T R n n T T c n n q κκκκκ ()⎥⎥⎥⎦
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6、活塞式压气机生产高压气体为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺？
答：由于活塞式压气机余隙容积的存在，当压缩比增大时，压气机的产气量减小，甚至不产气，所以要将压缩比控制在一定范围之内，因此采用多级压缩,以减小单级的压缩比。
气体压缩以等温压缩为最有利，因此应设法使压气机内气体压缩过程指数n 减小，采用级间冷却可以很好的减小n.
7、叶轮是压气机不可逆绝热压缩比可逆绝热压缩多耗功可用图8-11 中的面积m2s 2’nm 表示，这是否即是此不可逆过程的做功能力损失？为什么？
图 8-11
答：多消耗的功量并不就是损失的做功能力损失。
因为
i=()()m n T m n s s s s T S T -=-=∆2'
00 为图中的17nm1.
8、如图8-13 所示的压缩过程1-2，若是可逆的，则这一过程是什么过程？他与不可逆绝热压缩过程1-2 的区别何在？两者之中哪一过程消耗的功大？大多少？
图8-13
答：若压缩过程1-2是可逆过程，则其为升温升压的吸热过程。
它与不可逆绝热过程的区别是：此过程没有不可逆因素的影响，在所有以1-2过程进行的压缩过程其耗功是最小的。
对于不可逆绝热压缩过程：q=△u+w，q=0，所以w=-△u，w c=△u
可逆压缩过程1-2：q=△u+w，⎰=2
1Tds
q，所以⎰-
∆
=
2
1Tds
u
w
c
，所以不
可逆绝热的耗功大，大了⎰2
1
Tds。