热工基础习题参考答案(部分)
答案：热工基础
热工基础课后习题答案第一章1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. k P a bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
由于有引风机的抽吸，锅炉设备的烟道中的压力将略低于大气压力。
如果微压机的斜管倾斜角︒=30α， 管内水 解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==⨯⨯⨯⨯=-αρ＝水柱mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱1-3解：bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.075.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-=1－4 解：kPa H p p p b 2g mm 15745760＝＝－＝＝汞柱真空室- kPa p p p a 36236021=+=+=真空室kPa p p p b 19217036212=-=-= kPa p p p b c 1902192=-=-=真空室kN A p p F b 8.150.45π41133.3745)(2=⨯⨯⨯⨯=-=真空室1-4 解：bar mmHg p p p p b 11.215828003.133/81.9300760=⨯+=＝＋＋＝＋汞柱水柱1-5解：由于压缩过程是定压的，所以有KJ V V p pdV W V V 200)4.08.0(105.0)(62121=-⨯⨯=-==⎰1-6解：改过程系统对外作的功为⎰⎰=--===--0.50.33.013.023.1111.33.115.03.02585.)(0.3V W 1kJ V V V p dV V p pdV1-7解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设cD p =，式中c 为常数，D 为气球的直径，由题中给定的初始条件，可以得到：5000003.015000011====D p D p c 该过程空气对外所作的功为kJ D D c dD D c D cDd pdV W D D D D V V 36.34)3.04.0(500000081)(8121)61(44414233212121=-⨯⨯=-====⎰⎰⎰ππππ1-8 解：（1）气体所作的功为：⎰⨯=⨯+=0.30.146101.76d 100.04)(0.24J V V W（2）摩擦力所消耗的功为：J L f W 10000.1)(0.32.01000Δ=-⨯=＝摩擦力 所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：J W W W 41066.1⨯-＝＝摩擦力活塞1-9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa ，所以气体对外所作的功为：J V p W 56108.121009.0⨯=⨯⨯==∆1-11 解：确定为了将气球充到2m 3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压b p ）Pa V V p V V p p 551121121101.822)(2100.92)(2)(⨯=+⨯⨯=+=+=前两种情况能使气球充到2m 3J V p W b 55101.82100.9Δ⨯=⨯⨯==情况三:3333.309.0215.0m p V p V b=⨯=贮气罐贮气罐气球＋贮气罐＝所以气球只能被充到3333.12333.3m V ＝－＝气球的大小，故气体对外作的功为： J W 55101.231.33100.9⨯=⨯⨯=第二章习 题 2-1 解：kJ U Q W 308050Δ-=-=-= ，所以是压缩过程 2-2 解：kJ Q W Q W 145012006502000放压吸膨=-+=-+= 2-3解：h J Q U /107.23600102Δ63⨯=⨯⨯==2－4解：状态b 和状态a 之间的内能之差为：kJ W Q U U U a b ab 6040100Δ=-=-=-=所以，a-d-b 过程中工质与外界交换的热量为：kJ W U Q ab b d a 802060Δ=+=+=--工质沿曲线从b 返回初态a 时，工质与外界交换的热量为：kJ W U W U U Q ab b a a b 903060Δ-=--=+-=+-=-根据题中给定的a 点内能值，可知b 点的内能值为60kJ ，所以有:kJ U U U d b ad 204060=-=-=∆由于d-b 过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b 过程与外界交换的热量为：kJ U U U Q db b d b d 20=∆=-=-所以a-d-b 过程系统对外作的功也就是a-d 过程系统对外作的功，故a-d 过程系统与外界交换的热量为：kJ W U W U U Q b d a ad d a a d d a 60)20(40=--=-∆=--=----2－5过程 Q kJ W kJ ∆U kJ1-2 1390 0 1390 2-3 0 395 -395 3-4 -1000 0 -1000 4-1-552-5 解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焓的变化就等于系统从外界吸收的热量，即汽化潜热，所以有：kg kJ q h /2257Δ==内能的变化为：kgkJ v v p h pv h u /20881.674)(0.001101.012257)()(Δ212=-⨯⨯+=--∆=∆-∆=2-6解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：Pa A G p p b 54511102.939101009.8195101.028⨯=⨯⨯+⨯=+=- 当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：Pa A G p p b 54522101.959101009.895101.028⨯=⨯⨯+⨯=+=- 由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：021T T T ==根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：335245211210261.5101.959101010100102.939m p V p V ---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯== 所以活塞上升的距离为：cm m A V V L 26.5260.0510100101010010261.5Δ46312==⨯⨯⨯-⨯=-=---由于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀过程，所以气体与外界交换的热量为：J L A p W Q 04.103260.0510100101.959Δ452=⨯⨯⨯⨯===-2-8 解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：kg kJ u q w /196.5146.550Δ-=--=-=忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg 压缩空气所需的轴功为：kg kJ h q w /252100.845)0.10.175(0.8146.550Δ3s -=⨯⨯-⨯---=-=所以带动此压气机所需的功率至少为：kW w P s 426010=⨯-= 2-9 解：是否要用外加取暖设备，要看室内热源产生的热量是否大于通过墙壁和门窗传给外界的热量，室内热源每小时产生的热量为：kJ q 51098.13600)1005050000(⨯⨯⨯＝＋＝热源小于通过墙壁和门窗传给外界的热量为3⨯105 kJ ，所以必须外加取暖设备，供热量为：h kJ Q /101.021098.1103555⨯=⨯-⨯=2-10 解：取容器内的气体作为研究的热力学系统，根据系统的状态方程可得到系统终态体积为：32.112.112112 1.78)5.01(1)(m p p V V =⨯== 过程中系统对外所作的功为：⎰⎰=--===--1.7811.7812.012.021.2111.21.2116.4540.2)(kJ V V V p dV V V p pdV W 所以过程中系统和外界交换的热量为：kJ W U Q 6.4506.45440Δ=+-=+=为吸热。
热工基础复习题与参考答案
热工基础复习题与参考答案一、单选题（共55题，每题1分，共55分）1.功的单位是（）A、kgB、kg/JC、JD、J/kg正确答案：C2.u是(____)的符号。
A、比热量B、比内能C、比功D、比焓正确答案：B3.火无转化为功的比率为(____)。
A、大于0B、小于100%C、1D、0正确答案：D4.温度越高，则包含的热量就越（）A、前三说法都不对B、相同C、多D、少正确答案：A5.汽轮机对外界提供的功全部来自于工质的（）A、熵变B、焓C、熵D、焓降正确答案：D6.在锅炉中吸收的热量转化为了工质的（）A、动能B、焓C、热能D、热量正确答案：B7.5Kg的蒸汽吸热10KJ，则比热量是(____)kJ/kg。
A、0.5B、2C、0D、1正确答案：B8.动能与势能的能量质量关系是(____)。
A、动能低B、相同品质C、不确定D、动能高正确答案：B9.回收乏汽用到的设备是(____)。
A、锅炉B、给水泵C、汽轮机D、凝汽器正确答案：D10.热力系与外界交换的能量有（）A、功B、热和功C、热D、热能正确答案：B11.下列＿组参数都是状态参数。
（）A、热量、比热、温度B、焓、熵、比容C、膨胀功、内能、压力D、技术功正确答案：B12.由干饱和蒸汽加热成过热蒸汽的过程称为(____)。
A、汽化段B、过热段C、预热段D、加热段正确答案：B13.下列说法错误的是(____)。
A、干饱和蒸汽的熵，随压力的升高而减小B、过热蒸汽的温度一定很高C、在水蒸气的h-s图上，x=1线的下方，等压线是一条直线D、在临界状态，水的汽化潜热为零正确答案：B14.水蒸汽的饱和状态()A、指气液两相的平衡状态B、压力与温度呈反比关系C、压力与温度是独立变量。
D、干度大于1正确答案：A15.朗肯循环中不包含(____)过程。
A、等温B、等熵C、等焓D、等压正确答案：C16.测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为：()A、有气体泄漏B、气体的热力状态发生变化C、大气压力发生变化D、以上三者均有可能正确答案：D17.定压过程中，工质吸收的热量全部用于增加（）A、工质的熵B、工质的焓C、工质的机械能D、工质的内能正确答案：B18.可以看作孤立系的是(____)。
热工基础习题含参考答案
热工基础习题含参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、朗肯循环中工质在给水泵内发生是(____)过程。
A、等温B、等压C、等焓D、等熵正确答案：D2、提高循环热效率的途径有（）A、降低放热量B、提高散热量C、不要冷源D、提高吸热量正确答案：A3、在水蒸气的焓熵图上，(____)的等压线压力高。
A、左上方B、左下方C、右下方D、右上方正确答案：A4、朗肯循环是（）循环A、双热源B、单热源C、多热源D、无热源正确答案：C5、w是(____)的符号。
A、功B、比热量C、比功D、热量正确答案：C6、循环有(____)为0。
A、内能变化B、热C、功D、焓正确答案：A7、5Kg的蒸汽吸热10KJ，则比热量是(____)kJ/kg。
A、0B、1C、2D、0.5正确答案：C8、比20℃低的温度是(____)K。
A、395B、400C、350D、273正确答案：D9、蒸汽的焓越高，则内能就（）A、以上都不对B、越高C、越低D、不变正确答案：A10、热量的符号是（）A、qB、JC、αD、Q正确答案：D11、以下关于热力学第二定律的论述正确的是（）A、孤立系的熵可以减少B、能量不能凭空创造出来C、孤立系的能量在转换过程中有方向性D、闭口系的能量不变正确答案：C12、朗肯循环中，工质在汽轮机内发生( ）过程。
A、等焓B、等压C、等熵D、升温正确答案：C13、温度升高越大，则(____)越多。
A、功B、热C、显热D、热能正确答案：C14、在水蒸气定压产生过程的温熵图上，有 (____)段曲线。
A、2B、3C、0D、1正确答案：A15、不会提高朗肯循环平均吸热温度的是 (____)。
A、采用回热B、采用再热C、提高初压D、降低背压正确答案：D16、不一定提高朗肯循环热效率的是(____)。
A、降低背压B、提高初温C、热电联产D、采用再热正确答案：D17、下列说法正确的是(____)。
A、温度一定，压力越低，则过热蒸汽的焓越高B、熵一定，压力越低，则水蒸气的温度越低C、温度越高，则过热蒸汽的焓越高D、温度一定的湿饱和蒸汽，压力越高，其干度也越高正确答案：A18、蒸汽的压力越高，则焓就（）A、不变B、越低C、以上都不对D、越高正确答案：C19、在朗肯循环中，等压散热过程的下一过程是在(____)中完成的。
热工基础试题及答案
热工基础试题及答案一、选择题1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔG = Q - TΔSD. ΔS = Q/T答案：A2. 在理想气体的等压过程中，气体的内能变化为：A. 零B. 正C. 负D. 不确定答案：A3. 以下哪个不是热力学基本定律？A. 第零定律B. 第一定律C. 第二定律D. 第三定律答案：A二、填空题1. 热力学系统与外界没有能量交换时，系统处于______状态。
答案：平衡2. 理想气体的内能只与______有关。
答案：温度3. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不引起其他变化。
答案：不可能三、简答题1. 简述热力学第二定律的开尔文表述。
答案：热力学第二定律的开尔文表述指出，不可能通过循环过程，将热量完全转化为功而不产生其他影响。
2. 解释什么是熵，并简述熵增加原理。
答案：熵是热力学系统无序度的量度，通常用来描述系统的热力学状态。
熵增加原理表明，在自发过程中，孤立系统的熵总是增加的。
四、计算题1. 假设有1 kg的理想气体，其初始温度为 300 K，压力为 1 atm。
如果气体在等压过程中加热到 600 K，求气体的最终体积。
答案：首先，使用理想气体状态方程 PV = nRT，其中 n 是摩尔数，R 是理想气体常数。
由于过程是等压的，我们可以简化为 V1/T1 =V2/T2。
代入给定的数据，我们得到 V2 = (T2/T1) * V1。
假设初始体积 V1 可以通过 P1 * V1 = n * R * T1 计算得出。
由于 n 和 R 是常数，我们可以忽略它们，简化为 V1 = P1 * V1 / (R * T1)。
最终体积 V2 可以通过 V2 = (T2/T1) * V1 计算得出。
2. 一个绝热容器中装有 2 kg 的水，初始温度为20°C。
如果向水中加入 100 kJ 的热量，求水的最终温度。
热工基础1-3习题答案
热工基础1-3章部分习题参考答案1-41-51-7某种气体在气缸中进行一缓慢膨胀过程，其体积由31.0m 增加到325.0m ，过程中气体压力循{}{}34.0-24.0m MP v p a =变化。
若过程中气缸与活塞的摩擦保持为200 N ，当地大气压力为0.1MP a ，气缸截面面积为31.0m ，试求：(1)气体所作的膨胀功W ；(2)系统输出的有用功W U ；(3)若活塞与气缸无摩擦，系统输出的有用功W u ，re 。
解：（1）该过程可视为可逆过程()KJ dv v pdv w 5.25104.024.06=⨯-==⎰⎰(2) ()KJ v p p w b f w 8.1615.01.01.01200=⨯⎪⎭⎫⎝⎛+=∆+=∴KJ w w w w u 7.88.165.25=-=-= (3) 若无摩擦KJ v p w b w 15=∆= ∴KJ w w w w re u 5.10155.25,=-=-=1-9某蒸汽动力厂加入锅炉的每1MW 能量要从冷凝器排出0.58MW 能量，同时水泵要消耗0.02MW 功，求气轮机输出功率和电厂的热效率。
解：由能量守恒：0.58+P-0.02=1∴P=1-0.58+0.02=0.44电厂对外输出净功等于产生功减去水泵耗功=0.44-0.02=0.4242.0142.010===q w η2-12-3-252 KJ/kg2-62-10某大型气轮机装置的压缩机从环境大气中吸入压力为95 kPa 、温度为20 ℃的空气，空气进入压气机时速度较小，流出压气机时气流压力为1.52MPa 、温度为430℃、速度为90 m/s ，压气机输入功率5000 kW ，试确定空气的质量流量。
已知空气的焓仅是温度的函数，T c h p =。
解：取压气机为系统，为稳定开口系。
()s m f mW zq g c q H Q +∆+∆+∆=221 压气机可视为绝热。
Q=0; 且01=f c ， 0=∆z ， s KJ W s /5000-= ∴()0212212=-+-sf m p m W c q T T c q()()s kg sKJ c T T c W q f p sm /1210902120430004.1/500021322212=⨯⨯+-⨯=+-=-3-93-113-12113-13。
热工基础作业答案
式中：依题意有：m.mm l s /m .g m /kg .cm /g .sin gl gh p MPa.p p p p v b vb 2020089108080102333===⨯=====-=ραρρkPakPa kPa p p p kPa Pa Pa m m P Pa O m m H p kPa Pa Pa m m p A P O H b O H b 6.206656.1061.961kPa 98p 656.106106656103332.1Hg 800p 1.961kPa a 34.19618067.9200982.97990103332.1Hg 7351265Hg2Hg 2222=++=++=∴==⨯⨯===⨯===⨯⨯=-压力单位换算：附录根据《热工基础》习题参考答案第二章 热能转换的基本概念和基本定律热能转换的基本概念 2-32-42-6 （a ）取水为系统，故为闭口系。
系统与外界交换的能量为热能。
（b ）取电阻丝+容器+水为系统，故为闭口绝热系。
系统与外界交换的能量为电能。
（c ）取图2-40中虚线框内全部空间为系统，故为孤立系。
系统与外界无任何形式的能量交换。
2-7 2-82-10 用线性插值法求摄氏温标与华氏温标的换算关系：{}{}{}{}3281010010032212212+=--=--︒︒)C ()F ()C ()F (t .t t t 得绝对零度（-273.15℃）所对应的华氏温度为：{})F (.).(.t )F (︒-=+-⨯=67459321527381MP .a MP .-MPa .p -p p a MP .gH mm .MPa .g H mm x p g H mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg 735.0588mm MPa .p mmHg 107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p p g H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p -A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b 3v b v v b g b g b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====⨯==∴======∴==⨯==========+=∴===+=冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷进进进进则设解法三：依题意有：：附录查解法二：）：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（aMP .a MP .-MPa .p -p p a MP .gH mm .MPa .g H mm x p gH mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg735.0588mm MPa .p mmHg107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p pg H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p-A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b3v bv v bg bg b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====⨯==∴======∴==⨯==========+=∴===+=冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷进进进进则设解法三：依题意有：：附录查解法二：）：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（m m HgMPa MPa MPa p p p MPaMPa MPa p p p MPa Pa Pa m m Hg p b v v b v 577077.0025.0102.0025.0073.0098.0073.0733********.1550''2==-=-==-=-===⨯⨯=2-112-13 （1）取动力厂为系统，输入能量为煤的总发热量Q ，输出能量为输出功率P 。
热工基础题库(带答案)
热工基础题库一、选择题基本概念1.与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为。
BA、开口系统B、闭口系统C、绝热系统D、孤立系统2.与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统称为。
DA、开口系统B、闭口系统C、绝热系统D、孤立系统3.开口系统与外界可以有。
DA、质量交换B、热量交换C、功量交换D、A+B+C4.与外界有质量交换的热力学系统是：AA、开口系统B、闭口系统C、绝热系统D、孤立系统5.下列与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换。
BA、绝热系统B、闭口系统C、开口系统D、孤立系统6.实现热功转换的媒介物质称为。
CA、系统B、气体C、工质D、蒸气7.工质应具有良好的和。
AA、流动性/膨胀性B、耐高温性/导热性C、耐高压性/纯净D、耐腐蚀性/不易变形8.若闭系处于热力学平衡状态，则内部工质的处处一致。
AA、压力和温度B、压力和比容C、比容和温度D、压力、温度和比容9.稳定状态是平衡状态，而平衡状态是稳定状态。
BA、一定/一定B、不一定/一定C、一定/不一定D、不一定/不一定10.均匀状态是平衡状态，而平衡状态是均匀状态。
CA、一定/一定B、不一定/一定C、一定/不一定D、不一定/不一定11.下列组参数都不是状态参数。
CA、压力；温度；比容B、内能；焓；熵C、质量；流量；热量D、膨胀功；技术功；推动功12.下列组参数都是状态参数。
AA、焓；熵；比容B、膨胀功；内能；压力C、热量；比热；温度D、技术功；动能；位能13.下列答案是正确的。
BA、10℃=43.8℉=285.15KB、10℃=50℉=283.15KC、10℃=40.2℉=285.15KD、10℃=42℉=283.15K14.摄氏温度变化1℃与热力学绝对温度变化1K相比，有。
BA、前者大于后者B、两者相等C、后者大于前者D、不一定15.摄氏温度变化1℃与华氏温度变化1℉相比，有。
BA、前者大于后者B、两者相等C、后者大于前者D、不一定16.若大气压力为100KPa，真空度为60KPa，则绝对压力为。
热工基础课后习题参考答案完整版童钧耕,王平阳,苏永康编《热工基础》上海交通大学出版社
解：由题意可知 p1v1 = p2v2 ,= v2 2=v1 2m3
因此有 p=2
p1
v=1 v2
0.2MPa × =1 2
0.1MPa
在可逆定温膨胀过程中，设某一时刻的压力为 p，则有
∫ ∫ w=
v2 pd=v
v1
v2 p1v1 d=v v v1
p1v1
ln
1-3 用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角 α= 30° ，压力计使用密度 ρ = 0.8g/cm3 的煤油，斜管中液柱长 l = 200mm ，当地大气压力 pb = 745mmHg 。求烟
气的真空度（ mmHg ）及绝对压力。
2 / 78
解：压力计斜管中煤油产生的压力为
p j = ρ gl sina = 0.8×103 kg / m3 × 9.8× 0.2m × sin30°=784Pa
1-6 气体= 初态为 p1 0= .3MPa, V1 0.2m3 ，若在等压条件下缓慢可逆地膨胀到V2 = 0.8m3 ，
求气体膨胀所做的功。
解：有条件可得气体膨胀所做的功为
∫ ( ) W=
V2 pdV=
V1
p (V2 −V1 )=
0.3MPa × 0.8m3 − 0.2m3 = 180kJ
1-71m3空气， p1 = 0.2MPa ，在可逆定温膨胀后容积为原来的两倍。求：终压p2和气体所
当地大气压为
= pb 745mmHg=745mm ×133.3224Pa/mm=99325.2Pa
则烟气的绝对压力为
p = pb − pj = 99325.2Pa − 784Pa = 98541.2Pa
若压力计斜管中煤油产生的压力用mmH2O表示，则烟气的真空度为
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1.3 题略解： m 2.127481.92.110)7893(3=⨯⨯-=⋅∆=⋅⋅=∆g p h h g p ρρ1.5 题略m1.05.02.030sin m2.0200kg/m 800/8.033=⨯======l h mm l cm g ρ已知：烟气的真空度为：Pa 8.78430sin 2.081.9800=⨯⨯=⋅⋅=h g p v ρ∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2OO mmH 027.808.7842==Pa p v烟气的绝对压力为：kPa 540.98Pa 388.985408.7843224.133745==-⨯=-= v b p p p1.10 题略解：锅内表压力g 40.77kg 04077.081.91041010063==⨯⨯⨯=⋅=⋅=-gA p m Agm p g g2.2填空缺数据（兰色）：2.9 题略已知：D 1 = 0.4 m ，p 1 =150 kPa ，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD ，太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量解：由D 1=0.4 m ，p 1=150 kPa ，可求得：k =375 kPa/mkJ27.2)(822)6(414233321=-===⋅==⎰D D k dD kD W dDkD D d kD pdV dW D D ππππ答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ 2.12 题略解：（1）确定空气的初始状态参数K300)27273(m 10101010100kPa1.29310100108.919510213324143111=+==⨯⨯⨯===⨯⨯⨯+=+=+=-----T AH V A g m p p p p b g b （2）确定拿去重物后，空气的终了状态参数由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。
则33-321121243222m 101.50231.1951.29310K 300kPa1.19510100108.9)100195(102⨯=⨯=====⨯⨯⨯-+=+=+=---p p V V T T A g m p p p p b g b 活塞上升距离cm 023.5m 05023.01010010)15023.1()(4312==⨯⨯-=-=∆--A V V H对外做功量J 999.9710)15023.1(101.195332=⨯-⨯⨯=∆=-V p W由闭口系能量方程，Q =△U+W ，因T 2 = T 1，故△U = 0。
所以求得气体与外界的换热量为Q =W=97.999 J讨论：（1）本题活塞上升过程为不可逆过程，其功不能用pdV W ⎰=21计算，本题是一种特殊情况，即已知外界压力，故可用外界参数计算功（多数情况下外界参数未予描述，因而难以计算）。
（2）系统对外做功97.999 J ，用于提升重物的功量为V p g ∆2（有用功），另一部分V p b ∆是克服大气压力所做的功。
3.3 题略解：（1）泄漏的气体量为kmol541.0kg 81.23)27327(44/3.83143103.0)27347(44/3.83143108.0662*******==+⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯=-=-=∆T R V p T R V p m m m g g （2）泄漏的气体在1bar 及17℃时占有的容积为35m 05.1310)27317(443.831481.23=+⨯⨯==pT mR V g 3.6 题略解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有：MPa 2.0Pa 100.2313512112222111=⨯====p p T V p T V p T V p △U =△H = 0J/K1426.1kJ/K 101426.13ln 208.0005.0ln ln31212=⨯=⨯⨯=-==∆=∆-p pmR V V mR s m S g g3.7 题略解：（1）混合后的质量分数：ωCO 2 = 5.6 %， ωO 2 =16.32 %， ωH 2O =2 %， ωN 2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ）（4） 体积分数：φCO 2= 3.67 %， φO 2=14.72 %， φH 2O =3.21 %， φN 2=78.42 %（5）各组分气体分压力：p CO 2 = 0.01101 MPa ， p O 2 =0.04416 MPa ， p H 2O =0.00963 MPa ， p N 2 =0.2353 MPa3.8题略解：由题意，H 2的摩尔成分1%52%12%35%12H =---=x由教材公式（3.35），求混合气体的当量摩尔质量kg/kmol10.54251%282% 2812% 1635% 222244H H N N CO CO CH CH =⨯+⨯+⨯+⨯=+++==∑M x M x M x M x M x M i i eq混合气体的当量气体常数为)/(8.78854.103.8314eqg,K kg J M R R eq ⋅=== 由理想气体状态方程，求得罐内所允许的最高温度为℃.544K 317.58.78846032106.36,max max==⨯⨯⨯==eq g mR V p T 3.10题略解：（1）多变指数n由多变过程的过程方程：nnv p v p 2211=903.010ln 8ln )/ln()/ln(ln ln ln ln 12211221===--=v v p p v v p p n由闭口系能量方程：kJ/kg 696.33174.887.41=-=∆-=u q w nkJ/kg 427.30==w n w t3.13 题略解：（1）略（2）每一过程中工质热力学能、焓、熵的变化以及与外界交换的膨胀功 求热力学能、焓、熵的变化，关键是利用理想气体的状态方程和过程方程求出各点的状态参数。
013=-W（2）略3.15 题略解：（1）三种过程熵的变化量 （a ）定温过程：K)kJ/(kg 462.051ln 287.0ln 12⋅=⨯-=-=∆p p R s g （b ）定熵过程：0=∆s（c ）对n =1.2的多变过程，可利用两状态间状态参数之间的关系式：nn nn p T p T 122111----=得：K 48.323)273150(152.112.111212=+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=----T p p T nnK)kJ/(kg 1923.04619.02696.051ln 287.042348.323ln 005.1ln ln1212⋅=+-=-=-=∆p p R T T c s g p4.3 题略%60100040011%25.6113608331210=-=-====T T q w tc t ηη解：ηt ＞ηtc 违背了卡诺定理 结论：该循环根本不可能实现。
（也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解） 4.6 题略解：（1）（2） 1→2 为定熵过程，由过程方程和理想气体状态方程，得：MPa T T p p k k 95.2730015001.014.14.112121=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅=----（3）双原子气体，可近似取）（定压摩尔比热：）（定容摩尔比热：K kmol kJ R C K kmol kJ R C mpmV ⋅=⨯==⋅=⨯==/10075.293145.82727/78625.203145.82525%76.599.349203.208703.208706.140509.349206.140501.095.27ln 3145.83001ln 9.34920)3001500(10075.2911303213023223213====-=-==⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=∆⋅==-⨯⨯=∆=-----Q W kJ Q Q W kJ p p R nT S nT Q kJT nC Q t mp η热效率：循环功：循环放热量：循环吸热量：如果把双原子气体看作空气，并按单位质量工质的循环功和热量计算热效率，其结果相同，说明不同双原子气体工质进行同样循环时热效率差别不大。
%78.591206721/7214851206/4851.095.27ln 287.0300ln /1206)3001500(005.11303213023223213====-=-==⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=∆⋅==-⨯=∆=-----q w kg kJ q q w kg kJ p p R T s T q kgkJ T c q t g p η热效率：循环功：循环放热量：循环吸热量：注意: 非卡诺循环的热效率与工质性质有关。
如果工质的原子数相同，则相差不大。
也可以利用1-=k kR c g p 的关系，将R g 作为变量带入，最后在计算热效率时分子分母刚好约掉。
%76.5942001.25101.25109.16891.095.27ln 300ln 4200)3001500(11303213023223213====-===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=∆⋅==--=∆=-----gg t g g g g ggp R R q w R q q w R R p p R T s T q R k kR T c q η热效率：循环功：循环放热量：循环吸热量：4-4 题略 解：∵ 定压过程总加热量为： q =c p △T其中用来改变热力学能的部分为：△u= c v △T 而 c p = c v +R g∴ 定压过程用来作功的部分为：w =R g △T4.10 题略思路：利用孤立（绝热）系熵增原理进行判断。
解：取该绝热容器为闭口系，设热水用角标H 表示，冷水用角标C 表示，并注意液体c p = c v = c 由闭口系能量方程：Km m T m T m T T T c m T T c m U U U W Q W U Q C H C C H H C v C H v H C H 5.31553293535330000,01121212=+⨯+⨯=++==-+-=∆+∆=∆∴==+∆=）（）（即固体或液体熵变的计算可根据熵的定义式：dS =δQ/T其中 δQ=dU + pdV∵ 固体和液体的dV ≈0 ∴δQ = dU = mcdT （c p = c v = c ）121221212121ln ln C C H H C CC H H H CCH H C H iso CCH H C H iso T T m c T T m c T cdT m T cdT m T dQ T dQ S S S T dQ T dQ dS dS dS +=+=+=∆+∆=∆+=+=⎰⎰⎰⎰K kJ /1249.02933.315ln 53535.315ln 3187.4=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯=该闭口绝热系的熵增相当于孤立系熵增，0>∆iso S ，故该混合过程为不可逆过程。