工程热力学参考答案
工程热力学答案
第一章1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3． 当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。
而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。
7. 用U 形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
1-3解：bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.005.107.212=-=-=bar p p p b C 65.032.097.02=-=-=第二章1.绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。
(完整版)工程热力学习题册有部分答案
第一篇工程热力学第一章基本概念及气体的基本性质第二章热力学第一定律一、选择题3、已知当地大气压P b , 真空表读数为Pv , 则绝对压力P 为（a ）。
(a) P=P b -Pv （b ）P=Pv -P b （c ）P=P b +Pv4、.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( b )A.真空p v=0.08MpaB.表压力p g=0.08MPaC.真空p v=0.28MpaD.表压力p g=0.28MPa5、绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa间的关系为( d )A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=06、气体常量R( d )A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关7、适用于（ c ）(a) 稳流开口系统(b) 闭口系统(c) 任意系统(d) 非稳流开口系统8、某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（c ）正确。
(a) ds ＞δq/T （b ）ds ＜δq/T （c ）ds=δq/T9、理想气体1kg 经历一不可逆过程，对外做功20kJ 放热20kJ ，则气体温度变化为（b ）。
(a) 提高（b ）下降（c ）不变10、平衡过程是可逆过程的（b ）条件。
(a) 充分（b ）必要（c ）充要11、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的（ a ）(a) 膨胀(b) 压缩(c) 凝结(d) 加热13、经历一不可逆循环过程，系统的熵（ d ）(a) 增大（b ）减小（c）不变（d ）可能增大，也可能减小14、能量方程适用于（ d ）(a) 只要是稳定流动，不管是否为可逆过程（b）非稳定流动，可逆过程(c) 非稳定流动，不可逆过程(d) 任意流动，任意过程15、理想气体可逆绝热过程中的技术功等于（a ）(a) －△ h （b ）u 1 -u 2 （c ）h 2 -h 1 （d ）－△ u16、可以通过测量直接得到数值的状态参数（ c ）(a) 焓(b) 热力学能(c) 温度(d) 熵18、若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的△S 必( b )可逆过程△S。
工程热力学习题答案(全)
课后思考题及习题答案思考题1-2： 否，闭口是说没有物质交换绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能，所以不是孤立系统。
思考题1-7：否，稳定但不平衡，平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡，显然铁棒上各点的温度并不相同，即存在热的不平衡习题1-3：212111111262111ln ln 0.50.5100.172ln138.374kJ 0.1v vv pp v p v v p p v w pdv dv v ==⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-4：sin B P gl ρα=+6310sin 0.1100.89.80720010sin30?=99215.44 Pa P B gl ρα-=-=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯３习题1-5：21w pdv =⎰1) p=定值：210.0560.020.71021kJ v v p w dv dv ⨯===⎰⎰；2) pV=定值：216211121110.05ln 0.7100.02ln 12.8kJ 0.02v vvp v v p v w pdv dv v =⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-7：需由热泵向室内提供的热量为：31700001024010019264.43600Q ⨯=-⨯-= w120Q w ε=10219264.4==3.8535Q w ε=kw 习题1-9：1) 512010==3.9773600Q w ε=⨯2) 5210=107360074800Q Q w =--⨯= kJ/h 3) 127.783600Q w == kw思考题2-5：甲与乙的看法都是错误的。
首先依题意可知，如果瓶内氧气压力要减少一半，相应的质量也会减少一半。
对于甲的看法：虽然每次抽出的氧气体积不变，但是由于每抽气一次均会导致气瓶中的压力会有所有下降，每次抽出来的氧气质量也是不同的，甲的错误就在于认为每次抽出的来氧气质量会相同。
而对于乙的看法：乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍，压力就会减半，但是在抽气过程中，瓶内氧气的质量是在改变的，因此其结论也是错误的。
工程热力学课后题答案
工程热力学习题解答工程热力学习题解答第1章 基本概念基本概念1-1体积为2L 的气瓶内盛有氧气2.858g，求氧气的比体积、密度和重度。
解：氧气的比体积为3310858.2102−−××==m V v =0.6998 m 3/kg密度为vm V 110210858.233=××==−−ρ=1.429 kg/m 3重度80665.9429.1×==g ργ=14.01 N/m 31-2某容器被一刚性器壁分为两部分，在容器的不同部分安装了测压计，如图所示。
压力表A 的读数为0.125MPa，压力表B 的读数为0.190 MPa，如果大气压力为0.098 MPa，试确定容器两部分气体的绝对压力可各为多少？表C 是压力表还是真空表？表Ｃ的读数应是多少？解：设表A、B、C 读出的绝对压力分别为A p 、B p 和C p 。
则根据题意，有容器左侧的绝对压力为=+=+==125.0098.0gA b A p p p p 左0.223 MPa 又∵容器左侧的绝对压力为gB C B p p p p +==左 ∴033.0190.0223.0gB C =−=−=p p p 左 MPa＜b p∴表C 是真空表，其读数为033.0098.0C b vC −=−=p p p =0.065 MPa 则容器右侧的绝对压力为=−=−=065.0098.0vC b p p p 右0.033 MPa1-3上题中，若表A 为真空表，其读数为24.0kPa，表B 的读数为0.036 MPa，试确定表C 的读数。
解：则根据题意，有容器左侧的绝对压力为=−=−==024.0098.0vA b A p p p p 左0.074 MPa 若表B 为压力表，则容器左侧的绝对压力为gB C B p p p p +==左 ∴038.0036.0074.0gB C =−=−=p p p 左 MPa＜b p∴表C 是真空表，其读数为038.0098.0C b vC −=−=p p p =0.060 MPa 则容器右侧的绝对压力为=−=−=060.0098.0vC b p p p 右0.038 MPa 若表B 为真空表，则容器左侧的绝对压力为vB C B p p p p −==左习题1-2图∴110.0036.0074.0vB C =+=+=p p p 左 MPa＞b p∴表C 是压力表，其读数为098.0110.0b C gC −=−=p p p =0.012 MPa1-4由于水银蒸气对人体组织有害，所以在水银柱面上常注入一段水，以防止水银蒸气发生。
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工程热力学参考答案9.如图所示的容器，被一刚性壁分成两部分，环境压力为0.1MPa ，压力表B 的读数为40kPa ，真空计C 的读数为30kPa ，则容器两部分内气体绝对压力1p = 0.14MPa ，2p = 0.07MPa 。
10.活塞式压气机由于存在余隙容积，压缩耗功不变，产气量减小，随比压增大，容积效率减小。
（填“增加”、“不变”或“减小”）一、 选择题（每题1分，共10分）1. 准静态过程，系统经过的所有状态都接近于DA 、 初态B 、环境状态C 、邻近状态D 、平衡状态2. 有一机器可从单一热源吸收1000KJ 热量，并输出1200KJ 功，这台机器DＡ、违反第一定律Ｂ、违反第二定律 Ｃ一个都不违反 Ｄ两个都违反3. 若已知工质的绝对压力P=0.08MPa ，大气压力P=0.1MPa ，则测得压差AA 、真空度为0.02MPaB 、表压力0.02 MPaC 、真空度0.18MPaD 、表压力0.18 MPa4. 气体在某一过程中吸入了100kJ 的热量，同时内能增加了150kJ ，该过程是BA 、膨胀过程B 、压缩过程C 、定容过程5. 某理想气体由状态1经过不可逆绝热过程变化到状态2，该过程中工质熵的变化为：C A 、0=∆s B 、⎰=∆21T q s δ C 、⎰⎰+=∆2121v dv RT dT c s v6. 可逆压缩时压气机的耗功为AA 、pdv ⎰ÑB 、()21d pv ⎰C 、21vdp -⎰7. kpv =常数()p vk c c =适用于DA、一切绝热过程B、理想气体绝热过程C、任何气体可逆绝热过程D、理想气体可逆绝热过程8. 贮有空气的绝热刚性密闭容器中，安装有电加热丝，通电后，如取空气为系统，则过程中的能量关系有CA、Q>0 , ΔU>0 , W>0B、Q=0 ,ΔU>0 , W<0C、Q>0 , ΔU>0 , W=0D、Q=0 , ΔU=0 , W=09. 一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气球的容积。
工程热力学课后题答案
4.某锅炉每小时燃煤需要的空气量折合表准状况时为 。鼓风机实际送入的热空气温度为 ，表压力为 ，当地大气压为 ，求实际送风量 。
解
由
得
5.某理想气体比热比 ，定压比热容 ，求该气体的摩尔质量。
解由 及
得
6.在容积为 的封闭容器内装有氧气，其压力为 ，温度为 ，问应加入多少热量可使氧气温度上升到 ？
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 ；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为 。若大气压力为 ，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用 表示）
解
由
2.体积为 的某钢性容器内盛有了 的氮气。瓶上装有一排气阀，压力达到 时发门开启，压力降到 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） ℃；（2）
3.氧气瓶的容积 瓶中氧气的表压力为 。问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为 ，试问此时氧气的表压力为多少（当地大气压力 ）
(2)按平均比热容（表）计算。
答案
（1）
（2）
13.进入气轮机的空气状态为 ，绝热膨胀到 ，略去动能、位能变化，并设大气温度为 ，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 图上；
(3)过程可逆膨胀到 输出的轴功。
解
（1）
(完整版)工程热力学答案(高教第四版严家騄著)
工程热力学基本概念思 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 。
《工程热力学》部分习题解答
640
20
M 28.84 = 0.232 × = 0.209 M o2 32 M 28.84 rN 2 = g N 2 = 0.768 × = 0.791 M N2 28 RT 288.32 × 273 v0 = 0 = = 0.7768m 3 / kg p0 101325 1 1 ρ0 = = = 1.287 kg / m 3 v0 0.7768 ro2 = g o2
ww w.
第二章
kh da
w.
co
m
②按真实比热经验公式计算 由P 26表2 − 3和是空气的定压摩尔比 热与温度的关系为
Mc P = 28.106 + 1.9665 × 10 −3 T + 4.8023 × 10T 2 − 1.9661 × 10 −9 T 3
∴ Q = n ∫ Mc p dT = n ∫ [28.106 + 1.9665 × 10 −3 T + 4.8023 × 10T 2 − 1.9661 × 10 −9 T 3 ]dT
• • •
3 T ( V0 = p1V1 ⋅ 0 = 608 ×10 × 0.5 × 273 = 2.795 Nm 3 ) T1 p0 293 ×101325 由表查得氧的平均比热容：
网
cp cp
640 0 20 0
= 0.9978kJ / kg ⋅ K = 0.9166kJ / kg ⋅ K
→
案
2-19、(1) 理想气体状态方程 mRT mR0T 0.5 × 8314 × 373 p= = = = 19382012.5 Pa = 19.38MPa V MV 16 × 0.005 mRT 0.5 × 518.2 × 373 或p= = = 19328860Pa = 19.33MPa V 0.005
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宁波工程学院2011～2012学年第 二 学期 《工程热力学》课程期终考试卷（A ）
P =绝热系是与外界无
容积效率减小。
（填“增加”、“不变”或“减小”） 选择题（每题1分，共10分）
1. 准静态过程，系统经过的所有状态都接近于D
A 、 初态
B 、环境状态
C 、邻近状态
D 、平衡状态
2. 有一机器可从单一热源吸收1000KJ 热量，并输出1200KJ 功，这台机器D
Ａ、违反第一定律Ｂ、违反第二定律 Ｃ一个都不违反 Ｄ两个都违反
3. 若已知工质的绝对压力P=0.08MPa ，大气压力P=0.1MPa ，则测得压差A
A 、真空度为0.02MPa
B 、表压力0.02 MPa
C 、真空度0.18MPa
D 、表压力0.18 MPa
4. 气体在某一过程中吸入了100kJ 的热量，同时内能增加了150kJ ，该过程是B
A 、膨胀过程
B 、压缩过程
C 、定容过程
5. 某理想气体由状态1经过不可逆绝热过程变化到状态2，该过程中工质熵的变化为：C
A 、0=∆s
B 、
⎰
=∆2
1
T q
s δ C 、
⎰⎰+=∆2
1
21v dv R T dT c s v
6. 可逆压缩时压气机的耗功为A
A 、pdv ⎰
B 、()21
d pv ⎰ C 、2
1
vdp -⎰
3. 准静态过程一定是可逆过程。
×
说明理由：可逆过程首先应是准静态过程，同时还要求过程中不存在耗散效应。
故准静态过程未必一定是可逆过程。
4. 稳定状态不一定是平衡状态。
○
说明理由：只要系统的参数不随时间改变，即认为系统处于稳定状态，而无需考虑参数如何保持不变是如何实现的。
平衡状态必须是在没有外界作用下实现参数保持不变。
5. 容器中气体的压力不变，则压力表的读数绝对不变。
×
说明理由：由于压力计的测压元件处于其所在环境压力的作用，因此压力计所测得的压力是工质压力的真实压力与环境介质压力之差。
因此即使容器中气体压力不变，压力表的读数仍可能随环境介质压力变化而变化。
6. 水蒸气在等压汽化过程中温度不变。
○ 说明理由：对达到饱和温度的水继续加热，就进入汽化过程，此时饱和压力不变，饱和温度也不变。
7. 第二永动机违反了热力学第一和第二定律。
×
说明理由：第二类永动机就是在单一热源下做功的动力机。
从单一热源吸热，如果所转换的机械能不超过所吸收的热能，就不违反热力学第一定律。
但是热力学第二定律的开尔文说法是:不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功，过程热量 = 工质的热力学能变化 + 过程功
第一个公式中的Pv 并非过程功的正确表达，因此该式是不成立的； ⑵热量和功过程功都是过程的函数，并非状态的函数，对应于状态1和2并不存在什么q1、q2和w1、w2；对于过程1-2并不存在过程热量 和过程功 ，因此第二个公式也是不成立的。
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，在定温膨胀过程中是否需对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？
12q q q -=12w w w -=
答：理想气体在定温过程中热力学能和焓保持不变。
当对气体加热作定温膨胀时，加入的热量（从数量上看）全部用于对外作功；气体被定温压缩时，对气体所作的功全部转变为热量向外放出。
定温过程对气体应加入热量。
4. 下述说法是否有错误：
⑴ 循环净功W net 愈大则循环热效率愈高；
⑵ 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； ⑶ 可逆循环的热效率都相等。
答：⑴说法不对。
循环热效率的基本定义为： ，循环的热效率除与循环净功有关外，尚与循环吸热量Q1的大小有关；
与卡诺循环的不同：
凝结过程：朗肯循环中乏汽的凝结是完全的，完全液化成水。
而卡诺循环中乏汽的凝结不完全，仍有部分蒸汽存在。
换热过程：朗肯循环为定压过程，而卡诺循环为定温过程。
压缩时工质状态：朗肯循环中为水，而卡诺循环中为水和蒸汽的混合物。
温限：朗肯循环可利用过热蒸汽，而卡诺循环局限于饱和区。
综合计算题（每题10分，共30分）
1
net
t Q W
=η
1．空气初态为p1 =0.1MPa、t1=20℃，经过二级活塞式压气机后，压力提高到4.9MPa，假定各级压缩过程的多变指数n=1.3。
试求：（1）以耗功最小为前提的各级压比；（2）生产1kg 压缩空气理论上消耗的功；（3）各级气缸的出口温度；（4）若采用单级压缩，压气机消耗的功及出口温度。
(R g=0.287kJ/kg·K) 答：欲使耗功最小，应使各级压比相等。
各级压比应为：
根据状态方程式求出初态下的比容
（3）各级气缸的出口温度；
（4）若采用单级压缩，压气机消耗的功及出口温度。
2．1kg空气，初态P1=1.0MPa, t1=500℃，在气缸中可逆定容放热到P2= 0.5MPa，
对于整个容器，
终态时的气体压力，
（2）由于系统不对外做功，
N2
8 kg
0.1 MPa
17 ℃N2
2 kg
0.07MPa
67℃。